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文档简介
实验七 测节点位置及透镜组焦距 (测量实验)一、实验目的了解透镜组节点的特性,掌握测透镜组节点的方法。二、实验原理光学仪器中的共轴球面系统、厚透镜、透镜组,常把它作为一个整体来研究。这时可以用三对特殊的点和三对面来表征系统在成像上的性质。若已知这三对点和三对面的位置,则可用简单的高斯公式和牛顿公式来研究起成像规律。共轴球面系统的这三对基点和基面是:主焦点(F,F)和主焦面,主点(H,H)和主平面,节点(N,N)和节平面。如附图1,附图1附图2实际使用的共轴球面系统透镜组,多数情况下透镜组两边的介质都是空气,根据几何光学的理论,当物空间和像空间介质折射率相同时,透镜组的两个节点分别与两个主点重合,在这种情况下,主点兼有节点的性质,透镜组的成像规律只用两对基点(焦点,主点)和基面(焦面,主面)就完全可以确定了。根据节点定义,一束平行光从透镜组左方入射,如附图2,光束中的光线经透镜组后的出射方向,一般和入射方向不平行,但其中有一根特殊的光线,即经过第一节点N的光线PN,折射后必须通过第二节点N且出射光线NQ平行与原入射光线PN。设NQ与透镜组的第二焦平面相交于F点。由焦平面的定义可知,PN方向的平行光束经透镜组会聚于F点。若入射的平行光的方向PN与透镜组光轴平行时,F点将与透镜组的主焦点F重合,如附图3附图3综上所述节点应具有下列性质:当平行光入射透镜组时,如果绕透镜组的第二节点N微微转过一个小角,则平行光经透镜组后的会聚点F在屏上的位置将不横移,只是变得稍模糊一点儿,这是因为转动透镜组后入射于节点N的光线并没有改变原来入射的平行光的方向,因而NQ的方向也不改变,又因为透镜组是绕N点转动,N点不动,所以 NQ线也不移动,而像点始终在NQ线上,故F点不会有横向移动,至于NF的长度,当然会随着透镜组的转动有很小的变化,所以F点前后稍有移动,屏上的像会稍有模糊一点。反之,如果透镜组绕N点以外的点转动,则F点会有横向移动,利用节点的这一特性构成了下面的测量方法。使用一个能够转动的导轨,导轨侧面装有刻度尺,这个装置就是节点架。把透镜组装在可以旋转的节点架导轨的上,节点架前是一束平行光,平行光射向透镜组。接着将透镜组在节点架上前后移动,同时使架做微小的转动。两个动作配合进行,直到能得到清晰的像,且不发生横移为止。这时转动轴必通过透镜组的像方节点N,它的位置就被确定了。并且当N与H重合时,从转动轴到屏的距离为N F,即为透镜组的像方焦距f。把透镜组转180度,使光线由L2进入,由L1射出。利用同样的方法可测出物方节点N的位置。三、实验仪器1、带有毛玻璃的白炽灯光源S2、1/10mm分划板F13、二维调整架: SZ-074、物镜Lo: fo=190mm5、二维调整架: SZ-076、透镜组L1、L2: f1=220mm,f2=300mm7、节点架: SZ-258、微测目镜Le(去掉其物镜头的读数显微镜)9、读数显微镜架 : SZ-3810、三维底座: SZ-0111、一维底座: SZ-0312、一维底座: SZ-0313、一维底座: SZ-0314、通用底座: SZ-0415、白屏: SZ-13四、仪器实物图及原理图图七五、实验步骤1、 调节由F,Lo组成的“平行光管”使其出平行光,可借助于对无穷远调焦的望远镜来实现。2、 将“平行光管”、待测透镜组、测微目镜,按图七的顺序摆放在平台上,目测调至共轴。3、 前后移动测微目镜,使之能看清F处分划板刻线的像。4、 沿节点调节架导轨前后移动透镜组,(同时也要相应地移动测微目镜),直至转动平台时,F处分划板刻线的像无横向移动为止,此时像方节点N落在节点调节架的转轴上。5、 用白色屏H代替测微目镜,使分划板刻线的像清晰的成于白色屏上,分别记下屏和节点调节架在标尺导轨上的位置a、b,再在节点调节架的导轨上记下透镜组的中心位置(用一条刻线标记)与调节架转轴中心(0刻线的位置)的偏移量d。6、 把节点调节架转180度,使入射方向和出射方向相互颠倒,重复3、4、5步,从而得到另一组数据a、b、d。六、数据处理1、像方节点N偏离透镜组中心的距离为:d 透镜组的像方焦距:f=a-b 物方节
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