光组成像特性

光组的成像特性一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、透镜成像特性1、实验目的验证物像位置关系，深入了解透镜成像特性。2、实验原理l和l分别表示物像距，f为光组的焦距，则当光组处于空气中时，有： 可知，对于具有一定焦距的光组，其像的位置随物体位置的变化而变化，而其相应的横向放大率可表示如下：3、实验仪器及设备指标、透镜架、透镜、成像屏、光具座、照明系统。4、实验内容与步骤取一正透镜使物体（指标）位于-2f 2ff f0 0+； 取一负透镜使物体位于 -0 0f f2f 2f+，分别记录物体经透镜所成像的大小、正倒及位置。 5、实验数据记录和处理正透镜成像物体位于： -2f结论：正透镜成倒立、缩小的实像，成像区间f2f 2ff 结论：正透镜成倒立、放大的实像，成像区间2f+ f0结论：正透镜成正立、放大的实像，成像区间-0 0+前一个正透镜为了成一个相对于后一个透镜的虚像结论：正透镜成缩小，正立的实像，成像区间0f负透镜成像物体位于： -0结论：负透镜成缩小、正立的虚像，成像区间-f00f结论：负透镜成放大，正立的实像，成像区间0+ f2f结论：负透镜成放大、倒立的虚像，成像区间-2f 2f+结论：负透镜成缩小、倒立的虚像，成像区间 -2f -f二、光组组合实验1、实验目的 掌握望远镜、显微镜、复合透镜的组合方法2、实验仪器及设备 六只正透镜、二只负透镜、光具座、一只平行光管、平面反射镜、投影屏。在平行光管物镜的物方焦平面上置一块带指标的分划板，分划板通过物镜成像于无穷远，即可在实验室条件下提供“无穷远物体”无穷远物体的提供： 焦距为200mm的正透镜，放在十字物体后，取一块平面反射镜置于透镜后这时在十字物体旁有一反射像，然后改变透镜和物体之间距离直至反射像清晰，并且物像大小相等，说明物体已位于透镜的焦平面上，射出平行光，这种方法称自准直法。如图：3、实验内容及步骤（1）在实验环境下，提供无穷远物体；（2）用桌上的透镜，组合4倍的开普勒望远镜，fe=50mm 根据已知条件，得出fo=200mm（3）在组成的开普勒望远镜系统前、后各放一块已知焦距的透镜，然后分析放在前后位置的成像情况 在望远镜系统前放置一个正透镜，如图： 结论：成缩小、正立的实像 望远镜系统前放置一个负透镜，如图结论：成缩小、倒立的实像 望远镜系统后置一个正透镜，如图：结论：成放大、正立的实像 望远镜系统后置一个负透镜，如图：结论：成放大、倒立的虚像（4）组合5倍的伽利略望远镜，fe= -40mm由已知条件，得出fo=200mm如图：（5）正、负透镜的组合。计算f=200mm和f=-100mm的两块透镜，在相距多少间距时组合的焦距为正，才能成实像，或用实验的方法改变了两个透镜之间距，直至在光屏上成像，然后记下此时两透镜的间距，保持两个透镜间距不变的情况下交换两个透镜的前后位置，观察成像情况，并记录由已知条件，当d100mm时，组合的焦距为正由图：当观察到物体在光屏上成像时，此时两透镜间距为460mm，成放大、倒立的实像交换前后位置有成倒立、缩小的实像（6）观察两个正透镜的组合焦距随间隔的变化规律取焦距分别为f1=100mm, f2=50mm的两个正透镜当间距d150mm时，组合焦距为负（6）搭建显微镜，其放大率M=MoMe=15，且fe=50mm，物镜的共轭距为180mm，人眼明视距离为250mm，目镜放大倍率为：Me=250/ fe，试组合该显微镜系统，并画出相应的光路图由已知条件可得Mo=3，fo=33.75mm（用32mm的代替）光路图：三、平面系统成像特性（一）激光平面演示仪1、实验目的观察光线在棱镜中传播的情况，并了解各种棱镜的成像特性，熟悉各种棱镜的结构2、实验装置从氦氖激光器射出的水平激光束，经平面镜反射后折转90度垂直向上，再经柱面镜扩束，成为一扇形光束经介质膜分束器中的介质膜分光镜反射后，又成水平方面扇形光束与演示屏垂直相交，从而在演示屏上显示出光束的径迹，在度盘孔内插下各种光学零件后，就可以做各种光学实验。 演示仪主要由激光器、扩束器、分束器，演示屏，附件夹持架和其他附件组成。 激光管和电源都安装在底座里，演示屏、扩束器和附件夹持架装在底座上，分束器装在演示屏的左侧，夹持架装在演示屏的右侧，在演示屏的中间还有一只度盘6，它可以转动，中间有一只圆孔，用来插放各种光学 零件或组件。3、实验原理1、 利用氦氖激光器发出的红色细光束，经柱面扩束镜后为一扇形平面光束，直接射向平行平板或各种棱镜上，就能直观地观察到光束在各面上的折反射情况。 2、 稍稍退出柱面扩束器，在底座上放置装有圆扩束器的支架及装有指标的支架，并把被测棱镜置于右侧的夹持器上，对着出射光线的方向能观察到各种棱镜的转像情况。 4、 实验步骤1、接上220V电源，然后顺时针方向旋转开关到第一档，在正常情况下，激光管发射出红色激光束，若由于电压过低，激光管不能启辉，可转动开关到第二档，再不行可用第三档。 2、调整扩束器，扩束器可在座内前后移动，以使扩展后的光束基本上落在分光镜上，并在演示屏需要的部位得到最明亮的光线径迹，如果不需要扩束，只需把扩束器稍稍退出。 3、调整分束器，这是用来将光线分束的装置，根据需要将光线分成二束、三束、四束或五束。这时就要使用不同面数的介质膜分光镜。为了使分束后的各条光线亮度均匀，每块介质膜分光镜的反射率是一样的。分光镜可以绕水平轴线转动，因此可以在演示屏上得到各种不同位置的光线途径，也可以根据需要使分束后的光线成为平行光线、会聚光束或发散光束。在调整时，应先拧松固紧镙钉，然后转动分光镜到需要位置，然后再拧紧固紧螺钉。整个分束器座可绕两顶尖螺钉子的轴线转动，以调节分光镜和演示屏之间的倾角，从而可调节演示屏上光线的长度和亮度。调节时，只需转动分束器座上的调节螺钉即可，整个分束器座可沿演示屏上的槽作上下移动以适应各种需要。转动分束器的上、下两只顶尖螺钉上的锁紧螺母松开、退出，然后转动上下两只顶尖螺钉，一只退，一只进，注意不要将螺钉顶得过紧，以免损坏零件。 4、分别把各光学组件插入度盘中间的圆孔，组件可相对于度盘转动，以固定在适当位置。度盘可连同光学组件一起转动。观察光线在棱镜中的径迹并记录如图：xxyyzz3.一次反射直角棱镜4直角屋脊棱镜yzxxyzzyxzxy2二次反射直角棱镜xyzyxz1斜方棱镜5施密特棱镜xxyyzz6.施密特屋脊棱镜8.五角屋脊棱镜yzxyzx7五角棱镜yzxyzx5施密特棱镜xxyyzz10普罗型11普罗型（二）激光平面演示仪1、实验目的观察光线在透镜组中的径迹，验证光学四大基本定律2、实验装置五束独立的激光从激光盒中平行出射，在其后放置各种透镜和棱镜，观察光线的径迹，倘若光束太宽，也可以加入金属挡光板，获取所需要的光束3、 实验步骤（1）接通电源，打开激光器开关，使激光盒射出红色激光束，注意，肉眼不能直视激光束（2）按照图示放置激光器及各个透镜，观察现象并记录（3）观察棱镜转像，在此基础上，用各个棱镜搭建一个长约为2.5m的光路，要求其出射坐标系与入射坐标系相同，且光路尽量紧凑观察结果： 讨论、心得思考题：1、 透镜在共轭距一定的条件下，两个物体位置之间有什么关系？答：物体A的物距（绝对值）与物体B成像的像距相等（绝对值），同时物体B的物距（绝对值）与物体A成像的像距相等（绝对值）。2、 实验过程中如何形成虚物？用凸透镜成实像后，将这个像看做物，另一个透镜放置在所成实像之前，则这个像相对于透镜是虚物。3、 试说明如何确定透镜组的节点位置？答：平行光入射透镜，沿轴线方向移动透镜，在某一位置，垂轴转动透镜，在焦平面上的像未作横向移动时，转轴轴线与光轴交点是节点位置。4、 试画出开普勒望远镜的光路图，并说明如何使光学间隔调整为零？答：先放置物镜，用光屏找到平行光成最小光斑的位置，再放置目镜，使得目镜的焦点也在此处（粗调），然后用自准直法，调整目镜的位置，将平面镜放置在透镜后看到物体旁看到有清晰的反射像，此时光学间隔为零。5、 试画出显微镜的光路图，如何调整？答： 先在物体前放在光屏，使其间距为180mm，再在其间放作为物镜的透镜，移动透镜，使在光屏上成一清晰像，然后在光屏前放透镜作为目镜，用自准直法将物镜的像成