第3章第3节焦距和截距的测量

1、§3-3焦距和截距的测量一、 焦距的概念及它的一般要求1、 焦距的概念应用光学中提到的焦距是近轴区单色光，而实际上使用时是在血光照明下，充满全口径，所以存在单色象差和色差，因此，实用的焦平面是无限远物体，经透镜成象最清晰的，垂直光轴的平面，它 重点的距离为实用焦距。对于航测相机则有暗箱焦距（ 距）的概念。2、 测量焦距主要应用的公式（间接测量）(1) 牛顿公式：xx'=ff'(2)高斯公式：(3)正切公式：f'=(4)横向放大率公式：3、 精度要求：f'=f(n、r、d)一般观察、瞄准仪器：，双瞄体视仪器：高精度测量仪器（航测相机）：4、 使用仪器：1

2、） 焦距仪：平行光管、读数显微镜，前置镜，透镜夹持器2） 经伟仪5、 注意事项：（1） 各光学系统（平行光管、显微镜、前置镜等）的瞄准线与被测透镜的光轴基本重合。（2） 平行光管的焦距被测透镜焦距的（25）倍（3） 通过被测透镜的光束尽可能充满被测透镜的实际有效口径，观察系统也尽可能不切割被测透镜的成象光束（4） 被测件应和使用状态相同的条件下测量（5） 差D>d(d=2mm)采用消视差法，D<2mm,采用清晰度未能定焦。（6） 为消除轴外象差的影响，平行光管分划板上刻有成对的一组刻线（又称波罗板），这些刻线对称于分划板中心，装配时使分划中心位于光轴上，最大刻线间隔小于有效视场。&

3、#167;6-1放大率法1、 测量原理w=w'tgw= tgw'=2、 测量装置及方法1） 测量装置焦距仪 C0D C0=D测微目镜读数值 C0仪器常数平行光管焦距f0'=550mm 分划板：三组刻线y0=13.75、5.50、2.75(mm)显微物镜放大倍率：、1x、5x测微目镜螺距：0.25mm 螺杆式测微目镜测微鼓轮分为100格，转一小格0.0025mm实际读数为：0.01mm 倍率K=2）测量方法（1） 调各系统光轴基本重合（2） 调测量显微镜，使清楚看清分划板上的象（清晰度 试清视差法），记录轨上刻度a1（3） 读取D（4） 计算f'=C0D （5）

4、显微镜看清透镜表面的象，记下导轨刻度a2Sf'=a2-a13、 测量误差分析f'=C0D=实际生产中，平行光管焦距f0'不一定正好等于名义尺寸550mm，有时差±10mm，为保证表中C0，k是一起校的。用一精密刻尺，长度为A，由显微镜直接读数为D，则 D'=A K使K= 其相对中误差 取mm mm则：Ak/k0.5x12±0.022%1x6±0.027%5x1.2±0.086% 此外：f0'/f0'=±0.1% D=±0.005 y0=±0.001例：（1）f'=120

5、0mm =1x y=2.75 D=24 （2）f'=5mm =5x y=13.75 D=2.5解：（1） （2）可见：截距测量误差：正透镜：（0.1-0.4）mm 负透镜 ：（0.1- 1）mm4、 负透镜测量对于负透镜测量时，显微镜工作距必须大于被测透镜焦距，用低倍显微物镜。§6-2 精密测角法1、 测量原理2、 测量装置及方法1） 装置：测象仪式经纬仪2）方法（1） 将分划析放在被测物镜焦平面上（2） 调整测象仪式望远镜，使其望远镜调焦看清被测物镜分划板，且刻线和被测物镜分划板重合（调结者）（3） 转动测角仪式经纬仪，使之瞄准被测物镜分划板一条放慢线，记下角度读数a1,再

6、转动测角仪式经纬仪使之瞄准中心刻线，或另一对称刻线，记下角度读数a0或a22w=a2-a1 w=a0-a1（4） 计算 f'=3）误差分析 lgf'=lgy-lgtgw当w<1°时，sin2w2w 则例：2y=20mm =±0.001 w=±1" 2w=42'51''.8 w=21'25".9=1285.9''解：f'=1604.4mm精度：不适于测负透镜§6-3 附加透镜法1） 原理 2） 装置及方法（1） 装置：平行光管， 口焦距的正透镜，前置镜（2）

7、方法：<1>将正、负透镜构成一组 略望远系统，放在平行光管和前置镜中间，测出y' <2>将正、负透镜 掉，测yo' <3>计算3） 误差分析例：前置镜放大倍率平行光管f'0=1200mm，玻罗板刻线30、12、6、3(mm)前置镜测微目镜最小格值为0.0025mm解：测得最宽对刻线，则y'1=4.71mm y'2=3.018mm,f'正=220.2mm设 精度和焦距仪（放大率法）一样：±0.3%§6-4 附加 法1、 原理2、 装置及方法1） 装置：测微目镜、承物台、刻尺2） 方法：（1）

8、被测物镜拧在显微镜筒上，调使之成象在测微目镜分划板上，测得y1'（2） 接上附加筒，用同样方法测y2'（3） 计算 3） 误差方分析：例：y'1=5.45 y1=0.5 y'2=6.28 y2=0.5 e=28.45设： 精度但，故高倍显微镜精度低，随着显微物镜§6-5平面光学零件最小焦距的测量一、 概述由于加工误差及玻璃材料缺陷，平面零件（平行玻璃板及棱镜）的光焦度不为零，即具有一定的焦距，如将其放在物镜前（如保护玻璃、滤光片、端部棱镜等），将使整个系统焦距变化。影响测量精度，如一束基线测距仪中央棱镜（反射镜）f'min1000oy ,端部棱

9、镜：fmin2000米，航测相机及大地测量相机fmin（5000-10000）米。二、调焦距离法1、 测量原理xx'=-f'2x0=f'+f'min-d(f'+fmin-d)x'=-f'022、 测量装置及方法1） 装置：平行光管，前置镜2） 方法（1） 调平行光管，望远镜（前置镜）光轴基本重合（2） 平行光管、前置镜调焦无限远，记下前置镜子套筒刻度a（3） 放在被测平行玻璃板，调前系统伸缩筒，使之看清平行光管十字线成象，记下读取a2（4） 计算:3、 误差分析1） 误差分析式2) 的计算前置统调焦误差 清晰度法 清视差法； 例见书P25

10、5说明：1）平行光管调校误差；2）前置镜两次调焦误差 3）平行光管焦距误差 精度：一、 双星差法1、 星点象的空间光 分布轴光程分布曲线方程式中：Io艾利斑中心光强 I 离焦时衍射斑中心光强 离轴距离 相对孔径 波长2、 单星点法定焦原理及其灵敏度根据人眼的衬度Io/ I求出对应的最小离焦距离min。min称之为定焦极限误差式定焦灵敏度。例：设入眼判断有无亮暗变化的衬度灵敏度为= 19%，即=81%，则由公式得X=1/4min=2（f'/D）2=0.55×2(f'/D)2()D/f'1/101/51/201/251/301/351/401/501/60min(

11、mm)0.110.250.440.690.991.351.762.753.96当实际测量时，人眼往往不仅注意星点中心亮度的变化，而且还注意衍射环的亮度和宽度的变化，实际上第一暗环的亮度和宽度的变化比中心亮环要快，所以实际录敏度比上表高一倍。3、 双星点法变焦原理及灵敏度 对灵敏度与观察条件有关，观察一物体一物体是否有亮度变化时，衬度灵敏度20%，而观察同一视场相邻两物体区别是衬度灵敏度为5%，故用双星点法。双星点法定焦灵敏度用图解法式渐近法分别角出，K'=0时 设调焦于M面，则中心亮度差（I1-I2）与P及有关，由上面求出的K点取在亮度曲线变化最快时的P和P值。K点中心亮度为IK，IK=0.548设人眼衬度灵敏度为5%，则在含糊同上看到的两星点亮度I为I=±5%IK=±5%×0.548=±0.027考虑离焦时一个变暗、一个变亮、每个星点变化为1/2II1=1/2I=±0.014已知K是斜率为(I/Io)max=-0.540所以X=I/-0.540=±0.014/-0.540=0.0254min=取=0.55×10-3mmD/f'1/101/5