确定镜组的结点和焦距

实验7镜头组节点和焦距的确定实验目的1.理解测量仪器的结构和原理2.掌握使用测量仪器测量光学组的基点和焦距的方法. 3.了解光学系统基点的概念. 实验装置（图7-1）1: 溴钨灯S8；千分尺目镜2: 微尺9: 千分尺目镜支架3: X轴旋转基座（SZ-06）10: 二维平移基座（SZ-02）4: 物镜LO（f O，= 190mm）5: 两个尺寸调整框（SZ-07）11: 二维平移基座（SZ-02）12: 三维平移基座（SZ-01）6: 镜头组L1，L2（F 1，= 300mm; f 2， = 190mm）7: 联合测量装置（节点框架）13: 升降调节座（SZ-03）14: 普通底座（SZ-04）另一个备用平面镜1 S23456789LOL1L2，1413121110ͼ7-1实验原理光学系统光学仪器中常用的通常由同轴的单透镜或胶合透镜和其他球形系统组成. 对于由薄透镜组成的同轴球面系统，可以通过高斯公式1 = 1？2确定物体和图像的位置. 1 f s s（7-1）. 其中，f'是系统的像侧焦距，s'是像距，s是物距. 物距是从第一主面到物体的距离，像距是从第二主面到图像的距离，系统的像焦距是从第二主面到焦点的距离. 图片.

从每个测量的起点沿光的方向测量的每个符号为正，反之为负. 16另外，同轴球面系统的物体和图像的位置也可以用牛顿公式表示，即xx'= ff'（f =？F'）（7-2），其中x是被测物体从对象侧的焦点到方形焦点到对象的距离，x'是从图像焦点到从图像焦点测量的图像的距离. 物侧焦距f和像侧焦距f'分别是从第一和第二主表面到物侧焦点和像侧焦点的距离. 符号与上面相同. 同轴球面系统的基点和基有以下特征: 1.主点和主面: 如果物体在第一个主点H上垂直于系统的光轴放置，则必须为等于对象的正大小图像位于第二主点H'上，也就是说，主点是一对横向放大倍数= = +1的共轭点. 穿过垂直于光轴的主点的平面称为第一和第二主平面（图7-2中的MH，M'H'）. 2.节点和节点平面: 节点是一对共轭点，其角放大率γ= +1. 当入射光线（或其延伸）穿过第一节点N时，出射光线（或其延伸）必须穿过第二节点N'，并且平行于N的入射光线（图7-2）. 穿过垂直于光轴的节点的平面分别称为第一和第二节点平面. 当同轴球面系统在同一介质中时，两个主点分别与两个节点重合. MM'PFiN HN'H'F'i'P'ͼ7-23，聚焦和焦平面: 平行于系统主轴线的平行光束，系统折射后与主轴线的交点F'为称为图像焦点；垂直于主轴的平面称为图像焦平面.

从第二主点H'到像侧的焦点F'的距离被称为系统的焦距f'. 另外，还有物体侧的焦点F，焦平面和焦距f. 显然，薄透镜的两个主要点该点与透镜的光学中心重合，并且同轴球面系统的两个主要点的位置将随每个组合透镜或折射面的焦距和空间的变化而变化. 系统的特征. 下面以两个薄透镜的组合为例进行讨论. 假设两个薄透镜的像侧焦距分别为f1'和f2'，并且两个透镜之间的距离为d，则可以通过以下公式获得透镜组的像侧焦距f'公式f'= f1'f2'，f =？ F '. （F1'+ f2'）？ D两个主要点（7-3）l'=？ F2′d； （f1'+ f 2'）？ D1 ＝ f1′d. （F1'+ f 2'）？ d（7-4）在计算时，注意，从第二透镜的光学中心测量l'，并且从第一透镜的光学中心测量l. 17（问题: 尝试证明由双凸透镜组成的光学组，当d d时，分析这种情况下第一主表面和第二主表面的可能位置. ）实验内容1.同轴调整仪器2.选择合适的镜头焦距和镜头间距以形成一个光学组. 3.测量每个光学组的H，H'，F，F'，K，K'和焦距f，f'. 4.计算每个光学组的理论值，并与实验值进行比较.

5. 以1: 1的比例绘制被测镜头组及其各个基点的相对位置. 实验步骤1）首先通过平面镜调节千分尺和准直物镜L0之间的距离，以使穿过L0的光束成为平行光束（“自准直法”）2）添加透镜组和千分尺目镜，调整同轴度，移动目镜，找到清晰的千分尺图像. 3）沿节点框架的导轨来回移动透镜组，并相应地来回移动千分尺目镜，直到当节点框架绕轴旋转时微缩图像不会横向移动（图像节点K′在节点框架的旋转轴上. 4）用白色屏幕更换千分尺目镜，以接收千分尺图像. 分别记下屏幕的位置a和b以及仪表尺导向器上的节点框，并记下节点框旋转轴中心距镜头组（标记）的中间位置的偏移c. 节点框架指南. 5）旋转关节检测器180. ，重复步骤3和4，以测量另一组数据a，b焦距测定，c. 6）测量透镜组的两个透镜之间的距离d，并读取两个透镜的焦距f1'和f2'. 数据处理1）像侧节点到镜头组中心的距离为c. 透镜组的像侧焦距f'＝ ab. 物体侧节点N是距透镜中心的距离. C'镜头组的物方焦距. F = a'-b'2）以1: 1的比例绘制被测透镜组及其各个基点的相对位置. 实验注意事项1.选择镜头和距离以测量三对基点. 2.您必须仔细找到基点的位置.

3. 平行光应仔细调整. 实验讨论问题1.基点和基面的性质是什么？ 2.测量仪器的原理. 3.如何测量三个镜头组合的基点和焦距. 4.无论光学组是否满足条件d ＜f1′+ f2′，都可以在光学组外找到聚焦位置. 5.如果可以测量光学系统的基点H，H'，F，F'，K，K'和焦距f，f'，那么d，f1'，f2'和斜槽L之间的关系是什么. 186.测量仪器的原理在哪里应用？实验8带有直棱镜的自组装望远镜的目的1.了解望远镜的构造原理. 2.了解直角棱镜的性质. 3.掌握望远镜观测方法. 实验装置（图8-1）1: 钨钨灯S 2: 标尺3: 物镜L0（f 0，= 225mm）4: 三维调整框（SZ-16）5: 正棱镜（Paul棱镜系统） 6: 二维调节架（SZ-07）7: 三维平移基座（SZ-01）8: 升降​​平移基座（SZ-03）9: 二维平移基座（SZ-02）10: 升降平移基座（SZ-03）11: 普通基座（SZ-04）12S34Lo567Le12111098ͼ8-1实验原理开普勒望远镜形成的图像是倒置的，不用于观察物体，例如观察正像，可以使用伽利略望远镜，另一个是直角棱镜（Paul棱镜，直立棱镜）. 直角棱镜的原理图如图8-2所示. 直立的图像将转换为倒置的图像.

19ͼ8-2带正棱镜的望远镜的如图8-3所示. Paul棱镜放置在Lo图像的前面. L0Leͼ8-3实验内容1.形成开普勒望远镜系统. 2.将Paul棱镜放在目镜Le的前面（在用Lo成像之前），调节目镜并观察正像. 实验步骤1）参考图8-1，首先沿着平台米尺组装一个没有正棱镜的望远镜，并在距光轴约3m的刻度上调整焦点，以识别由尺形成的倒像. 2）如图8-1所示，在l0像面的前面放置一个正棱镜，并相应地调整目镜高度，以找到刻度的正像. 实验注意事项1.应将正棱镜放在Lo图像的前面. 2. Lo和Le不同轴. 20实验九杨双缝干涉实验的目的1.理解干涉原理2.通过子波前法掌握干涉方法3.掌握干涉的测量方法并使用干涉法测量光的波长. 实验装置（图9-1）1: 钠灯（带有圆形孔径光阑）2: 透镜（f，= 50mm）8: 微型目镜9: 光源二维调整架（SZ-19）3: 二维调节框架（SZ-07）10: 二维平移基座（SZ-02）4: 可调缝（SZ-07）11: 三维平移基座（SZ-01）5: 干板支架（SZ-12） 12: 二维平移基座（SZ-02）6: 双缝（在多缝板上）13: 升降调节基座（SZ-03）7: 二维干板框架（SZ-18）12345678913121110实验原理图. 9-2ͼ9-121xs1r1θr2oss2lPͼ9-2s-单缝s1？ S2 —双缝P —观察屏如果s在s1的中心线上？ S2，可以证明双缝隙干涉的光程差Δ＝r2π. R1 = dsin？ = dx l公式d中双缝之间的距离？是衍射角，l是双缝隙和观察屏之间的距离. 根据干扰原理，当Δ= dx l =Δε时kλ??? （k +1）λ2相邻亮线或暗线之间的距离可以证明是相等的，Δx=dλl，因此λ=Δx？ L，用厘米尺测量l，用显微镜测量双沟间距d，使用千分尺目镜测量相邻d条纹之间的距离Δx，计算出可用光波的波长.

实验内容1.调整单缝和双缝，千分尺目镜平行且同轴. 2.调整单个接缝的宽度以及三个接缝之间的间距. 在目镜中可以看到干涉条纹. 3.测量d，Δx，l并计算波长. 4.观察单个缝隙宽度的变化，三个缝隙之间的间隔会改变干涉条纹的变化. 并记录结果并分析更改的原因. 实验步骤1）请参考图9-1排列实验光路. 狭缝应垂直且平行于双狭缝和千分尺目镜掩模版的毫米格线. 双缝和目镜之间的距离适合获得适合观察的干涉条纹. 2）用目镜测量干涉条纹的距离Δx，用量尺测量双缝隙与目镜焦平面之间的距离l，用显微镜测量双缝隙之间的距离d，并计算波长钠黄光的λ根据Δx=dλ. 问题1.单缝和双缝必须平行，并且单缝位于双缝的中心线上. 2.单缝宽度应适当. 223.用千分尺目镜进行测量时，不能旋转它以防止旋转误差. 实验讨论问题1.如果单缝和双缝不平行，干涉条纹是什么？ 2.如果单缝不在双缝的中心线上，则干涉条纹是什么？ 3.如果双缝间隔d发生变化，干涉条纹是什么？ 4.如果双缝和千分尺目镜之间的距离发生变化，干涉条纹会如何？ 5.如果双接缝的每个接缝的宽度发生变化或宽度不对称，那么干涉条纹会如何？ 6.观察到的双缝干涉条纹强度（亮度）是否相等，为什么？ 7.观察到的双缝干涉条纹是否均匀分布（亮或暗），为什么？实验10菲涅耳双棱镜干涉实验目的1.观察双棱镜产生的双光束干涉现象，进一步了解干涉条件.

2. 学会用双棱镜测量光波的波长. 实验装置（图10-1）1: 钠灯2: 透镜L1（f，= 50mm）3: 二维调整架（SZ-07）8: 千分尺目镜9: 二维光源调整架（SZ- 19）10: 二维平移基座（SZ-02）4: 可调缝11: 三维平移基座（SZ-01）5: 二维调整干板支架（SZ-18）12: 二维平移底座（SZ-02）6: 双棱镜13: 升降调节底座（SZ-03）7: 带凸透镜（f，= 190mm）的三维调节框架（SZ-16）和底座12345678913121110ͼ10-123实验原理如果具有相同频率的两行光在几乎相同的方向上传播，并且两列光波的相位差不随时间变化，则在两列光波相交的区域中，分布的强度不是均匀的，但是在某些地方似乎有所增强. 在其他地方，它被削弱（甚至愿意为零）. 这种现象称为光干扰. 菲涅耳使用图10-2中所示的设备来获得双光束干扰现象. 在图片中，双棱镜B是将波前分开的分束器. 其形状和结构如图10-3所示. PA S1MSLS2BP1△xxP2Dͼ10-2脊端面角ͼ10-3加工平板玻璃板的上表面制成两个楔形板，端面垂直于脊，并且楔角A小（通常小于1°）.

从单色光源M发射的光波被透镜L会聚到狭缝S，使得S成为具有更大亮度的线性光源. 当来自狭缝S的光波被投射到双棱镜B上时，在被折射之后，其波前被分成两部分，形成两束沿不同方向传播的干圆柱波. 通过双棱镜观察这两个光束，好像它们是由虚拟光源S1和S 2发出的一样，会在两个光源重叠的区域P1 P2中产生干涉. 如果双棱镜的脊平行于光源的狭缝，并且狭缝的宽度较小，则可以在白色屏幕P上观察到平行于狭缝的等距干涉条纹. d表示两者之间的距离虚拟光源S1和S2，D是从虚拟光源所在的平面（大约在光源狭缝S的平面中）到观察屏P的距离，d ＜D，干涉条纹宽度为Δx ，则实验24中使用的光波的波长λ可通过以下公式λ= dΔxD（10-1）表示. 上述公式表明，只要测量d，D和Δx，光波波长可以计算出来. 这是测量光波波长的绝对方法. 通过使用简单的量尺和千分尺目镜进行毫米级的长度测量，可以计算出微米级的光波波长. 因为干涉条纹的宽度Δx非常小，所以必须使用千分尺目镜来测量毫米级的长度. 两个虚光源之间的距离d可以通过使用在目镜之间具有已知焦距f'的会聚透镜L'放置在双棱镜和千分尺中（图10-4），它是通过透镜两次成像获得的方法.

只要从千分尺目镜到狭缝的距离D> 4 f'，来回移动透镜，您就可以在两个与千分尺目镜不同的位置看到通过透镜的两个虚拟光源S1和S2 . 图像，其中之一是放大的真实图像，另一个是缩小的真实图像. 如果分别测量放大图像的距离d1和缩小图像的距离d2，则可以根据以下公式获得两个虚拟光源之间的距离d: d ＝ d1d2，（10-2）. S1BL'S'2dSd1（d2）S'1S2Dͼ10-4实验内容1.调整光源单狭缝S和双棱镜，透镜同轴且平行2.调整单狭缝S的宽度，单缝和双棱镜，通过测量目镜观察到清晰的干涉条纹. 3.测量双缝两幅图像的宽度d1和d2，计算双缝的宽度d = d1d2;测量干涉条纹的宽度Δx；测量从单个狭缝到千分尺目镜4的距离D. 计算公式为λ= dΔx光波的波长. D.实验步骤1）参见图10-1. 沿着仪表尺放置每个设备，以使钠黄光会聚在穿过透镜L1的狭缝上. 为了获得清晰的干涉条纹，必须将双棱镜的脊和缝平行于L1和测微目镜L2的光轴放置. 252）千分尺目镜测量干涉条纹距离Δx（可以连续测量11个条纹位置，并通过差法计算出5△X并求平均值）焦距测定，并测量从狭缝到目镜标线的距离.

3）将狭缝和双棱镜保持在固定位置，在双棱镜后面使用凸透镜在千分尺目镜掩模版上形成虚拟光源的放大实像，并测量距离d'，计算成像公式间距d中的两个虚拟光源. 或测量d1，d2并使用公式（10-2）进行测量和计算. 4）根据公式λ= dΔxl计算钠黄光的波长. 关于实验1的注意事项. 千分尺目镜无法旋转. 2.单缝宽度适中，单缝光线对称照射双棱镜. 3.在测量双缝图像时，为清楚起见，可以在双缝和千分尺目镜之间添加圆形光圈（即，将其添加到镜头中）. 4.单缝应垂直照射双棱镜并对称分布，以确保均匀的干涉条纹和亮度. 5.测量d时，单个狭缝与千分尺目镜之间的距离大于4 f'. 实验讨论问题1.证明d = d1d2 2.双棱镜脊单缝和面对单缝的单缝的干涉结果是否相同. 3.如何测量双棱镜的顶角和折射率. 4.如果单缝隙不在双棱镜的中心线上，会产生什么干扰？ 5.观察单缝宽度的变化，单缝与双棱镜之间的距离的变化，单缝的光线没有垂直照射双棱镜，并且干涉条纹发生变化. 6.观察有无孔径光阑的干涉条纹. 7.如何测量单缝与千分尺目镜之间的距离可以减少误差. 2627

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