透镜组节点和焦距的测定PPT学习教案

1、会计学1 透镜组节点和焦距的测定透镜组节点和焦距的测定 对于理想的光具组对于理想的光具组 ，物像之间共轭关系完全，物像之间共轭关系完全 可由几对可由几对特殊的点和面特殊的点和面所所 决定，这些特殊的点和面决定，这些特殊的点和面 称称基点、基面基点、基面。一般来说。一般来说 ，基点有物方主点，基点有物方主点 和像和像 方主点方主点 ，物方节点，物方节点 和和 像方节点像方节点 ，物方焦点，物方焦点 和像方焦点和像方焦点 。过这些点。过这些点 垂直主光轴的平面统称基垂直主光轴的平面统称基 面。面。 H HN NF F 第1页/共18页 （一）节点与节平面（一）节点与节平面 共轴球面系统主光轴共轴球

2、面系统主光轴 上上角放大率角放大率 的一的一 对共轭点。入射光线与主对共轭点。入射光线与主 光轴的交点光轴的交点 称物方节称物方节 点，出射线与主光轴交点点，出射线与主光轴交点 称为像方节点，过节点而称为像方节点，过节点而 与主光轴垂直的平面称节与主光轴垂直的平面称节 平面。若透镜组置于平面。若透镜组置于同一同一 介质介质中即物方与像方为同中即物方与像方为同 一介质，则一介质，则主点与节点重主点与节点重 合合。 N N 1 第2页/共18页 （二）（二）焦点和焦平面焦点和焦平面 平行光束经光学系统后的光线（或其延长线）的交平行光束经光学系统后的光线（或其延长线）的交 点称为焦点。物方空间的平行

3、光束在系统像方空间所点称为焦点。物方空间的平行光束在系统像方空间所 对应的光线（或其延长线）的交点对应的光线（或其延长线）的交点 称像方焦点。称像方焦点。 过焦点垂直于主光轴的平面称焦平面。主点过焦点垂直于主光轴的平面称焦平面。主点 至物方至物方 焦点焦点 的距离称为的距离称为物方焦距物方焦距 ，主点，主点 至像方焦点至像方焦点 的距离称的距离称像方焦距像方焦距 。 F H Ff H F f 第3页/共18页 （三）（三）测节器确定节点和焦距测节器确定节点和焦距 F 先用白屏找到光具组后焦点 位置，再以光具 组主轴上某点为轴转动光具组（亦即改变入射光束 与主轴的夹角），并注意观察白屏上亮点的位

4、置变 化，同时慢慢改变转轴的位置。这样，在光具组的 主轴上总可以找到一点，当以此点为轴转动光具组 时，焦点 的位置不变，即所成像无横向移动，这 点就是后节点 。找到了 ，后主点的位置就被确 定了，后焦距 亦可测出。将光具组旋转180，此 时原来的节点 成为 ， 同上测量。 F N N f NN 第4页/共18页 （四）（四）透镜组节点位置和焦距的理论计算公式透镜组节点位置和焦距的理论计算公式 设两薄透镜的像方焦距分别为设两薄透镜的像方焦距分别为 和和 ，两透镜之间，两透镜之间 的距离为的距离为 ，则透镜组的像方焦距，则透镜组的像方焦距 可由下式求出可由下式求出 ： 1 f 2 f d f df

5、f ff f 2 1 2 1 ff 两节点位置：两节点位置： dff df l 2 1 2 dff df l 2 1 1 计算时注意计算时注意 是从第二透镜光心量起，是从第二透镜光心量起， 是从是从 第一透镜光心量起。第一透镜光心量起。 ll 第5页/共18页 测定透镜组节点和焦距设计光路装置图测定透镜组节点和焦距设计光路装置图 第6页/共18页 型光学平台，溴钨灯 ，毫米尺，物镜 ， 透镜组 、 ，测节器，测微目镜，白屏，若干光学 支架和底座。 IIBGSZ S o L 1 L 2 L 溴钨灯溴钨灯 电源电源 测微目镜测微目镜 透镜组透镜组 物镜物镜 毫米尺毫米尺 第7页/共18页 光学平台

6、光学平台 测微目镜测微目镜 测节器测节器 透镜组透镜组 第8页/共18页 1 1、光路的调整光路的调整 (1) (1) 将各光学元件沿着光学平台上的标尺固定将各光学元件沿着光学平台上的标尺固定 在相应的支架上，夹好、靠拢，调同轴等高。在相应的支架上，夹好、靠拢，调同轴等高。 调节光学支架与底座一边平行调节光学支架与底座一边平行 第9页/共18页 1 1、光路的调整光路的调整 (2) (2)通过准直物镜形成平行光束。通过准直物镜形成平行光束。 微调光源与毫米尺等高微调光源与毫米尺等高 准直法准直法 经反射镜成的像经反射镜成的像 第10页/共18页 1 1、光路的调整光路的调整 (3) (3)调测

7、微目镜的位置调测微目镜的位置 。 像方焦距为白屏与透镜支架之间的距离像方焦距为白屏与透镜支架之间的距离 在白屏上成清晰的像在白屏上成清晰的像 第11页/共18页 2 2、测定透镜组节点和焦距、测定透镜组节点和焦距 (1) (1) 观察观察 。 向左旋转向左旋转 向右旋转向右旋转 微调透镜组在节点架上的位置形成清晰的像微调透镜组在节点架上的位置形成清晰的像 像无横向偏移像无横向偏移 像无横向偏移像无横向偏移 第12页/共18页 2 2、测定透镜组节点和焦距测定透镜组节点和焦距 (2) (2) 测量。测量。 测像方焦距和像方节点：测像方焦距和像方节点：用白屏取代测微目镜用白屏取代测微目镜 ，接收毫

8、米尺像。分别记下屏和节点架在米尺导轨，接收毫米尺像。分别记下屏和节点架在米尺导轨 上位置上位置 和和 ，并从节点架导轨上记下透镜组中间，并从节点架导轨上记下透镜组中间 位置（有标线）节点架转轴中心的偏移量位置（有标线）节点架转轴中心的偏移量 。 ab h 测物方焦距和物方节点：测物方焦距和物方节点：将测节器转动将测节器转动180180 ，重复测像方焦距和像方节点的步骤，重复测像方焦距和像方节点的步骤， 测得另一测得另一 组数据组数据 、 、 。 a b h 第13页/共18页 3 3、数据处理、数据处理 2 2）用）用1 1：1 1的比例的比例画出被测透镜组及其各种基点的画出被测透镜组及其各种

9、基点的 相对位置。相对位置。 1 1）像方节点偏离透镜组中心的距离为）像方节点偏离透镜组中心的距离为 ，透镜，透镜 组的像方焦距组的像方焦距 ； h baf 物方节点偏离透镜组中心的距离为物方节点偏离透镜组中心的距离为 ，透镜组的，透镜组的 物方焦距物方焦距 。 h baf 节点和焦距算出后，分别与其理论值算节点和焦距算出后，分别与其理论值算百分误差百分误差 比比。 第14页/共18页 1 1、所有光学玻璃器件应、所有光学玻璃器件应保持清洁保持清洁，避免各种污染，避免各种污染， 使用时注意使用时注意防尘、防震防尘、防震；不要对着仪器说话、咳；不要对着仪器说话、咳 嗽等；测量时动作要嗽等；测量时

10、动作要轻、缓轻、缓，尽量使身体部位离，尽量使身体部位离 开实验台面，开实验台面，以防震动以防震动；所用的光学元件比较精；所用的光学元件比较精 密，密，不能用手触摸不能用手触摸光学元件光学表面。光学元件光学表面。 2 2、所有光学元件固定在光学支架上时，光学元件位、所有光学元件固定在光学支架上时，光学元件位 置置要放正要放正，固定螺丝，固定螺丝不要旋得过紧不要旋得过紧，以防镜片受，以防镜片受 压变形和损坏。实验完毕，应将所有光学元件取压变形和损坏。实验完毕，应将所有光学元件取 下，下，按顺序放回按顺序放回光学附件盒中。光学附件盒中。 第15页/共18页 3 3、溴钨灯长时间使用会发热，并且光强过

11、高，因此、溴钨灯长时间使用会发热，并且光强过高，因此 在调节光路过程中注意在调节光路过程中注意不要让头部靠的过近不要让头部靠的过近，眼，眼 睛睛不要直视不要直视发光出射口。发光出射口。 4 4、实验完成后，不可调动仪器，要等老师检查完数、实验完成后，不可调动仪器，要等老师检查完数 据并认可后才能关掉光源和电源。同时应把各光据并认可后才能关掉光源和电源。同时应把各光 学元件学元件按顺序摆放好按顺序摆放好，养成良好的实验习惯。，养成良好的实验习惯。 第16页/共18页 1 1、解释用自准法调平行光的理由，如何调整才能将、解释用自准法调平行光的理由，如何调整才能将 平行光调准。平行光调准。 2 2、本实验的物以平行光束照射透镜组，其物的像就、本实验的物以平行光束照射透镜组，其物的像就 在透镜组的像方焦平面处。若像方焦点在透镜组两薄在透镜组的像方焦平面处。若像方焦点在透镜组两薄 透镜