01 透镜组基点的测定.doc
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实验1 透镜组基点的测定【实验目的】1．了解测节器可以测定光具组的工作原理 2．加深对光具组基点的理解和认识 3．学会利用测节器及平行光测定光具组的主点及焦距实验仪器】白炽灯，1字光阑，测节器，薄透镜两个(焦距不等)或幻灯片镜头一个，毛玻璃屏，米尺【实验原理】我们知道，共轴球面系统如厚透镜及光具组都有三对基点即：一对主点，一对节点和一对焦点主点是系统中横向放大率β=+1的一对共轭点节点是角放大率γ=+1的一对共轭点焦点则是与光轴上无穷远物点共轭的像点在光具组的物空间与像空间的媒质不同时，其前后焦距不等，主点与节点也不重合但当光具组处在同一媒质中时，其前后主点与 前后节点分别重合，其前后焦距也相等这时从后节点(即后主点)到后焦点的距离即为光 具组的后焦距这样我们就可以通过测定节点来确定光具组的主点用测节器来确定光具组的节点所依据的原理如下：当平行光束与光具组主轴成某一角度入射时，如图2.13-1，经光具组汇聚后必交于后焦面上某副焦点而当平行光束沿光 具组主轴方向入射时必汇聚于后焦点(图2.13-2)这两种情况下，在整个光束中，唯有通过 前节点N的一条光线PN经过光具组后保持与入射方向平行，即PN//N′F′或PN// (节点性质决定)。
其余光线均改变方向且会交于N′F′(或)线上这样，当我们找到光具组的焦点后，再以后节点N′为轴移动光具组，其焦点F′的位置必不改变这就是说，虽然通过改变主轴方位使入射光束与主轴所成的角度发生变化，但入射光方向未改，且总有一条光线(PN)从第一节点N入射，从第二节点射出，且沿N′F′进行，其余光线则汇聚于F′点(即光具组转动，光点不动) 图2.13-1 图2.13-2据此，如果我们先用毛玻璃找到光具组后焦点F′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)，并注意观察毛玻璃屏上亮点的位置变化，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F′的位置不变这点就是后节点N′找到了N′，后主点的位置就被确定了，后焦距亦可测出 若已知二薄透镜L1， L2的焦距为f1’，f2’ L1在前L2在后， 组成光具组时二者的间隔为d则此光具组的焦距为其前后主点的位置(从前后薄透镜的镜心算起)的计算公式为： ，测光具组的主点、焦点和焦距可按以下步骤进行： 1． 用调整好的平行光管作光源或用十字光栏的白炽灯作光源，用自准成像法调光。
2． 调整测节器及光路测节器的形式如图2.13-3所示，在调光路前后把两个凸透镜装在测节器上的小透镜夹内调整测节器的高度，使平行光束正好穿过二透镜中心图2.13-3 测节器结构 3． 测光具组的焦距(1)使二凸透镜保持某一固定距离，用毛玻璃屏找到平行光经光具组聚焦后形成十字光栏像的位置(焦点)，把屏固定 (2)绕转轴摆动测节器，看到屏上的像也随着摆动再改变测节器与转轴的相对位置(注意：光具组与屏的距离不能变，否则应重调)，同时摆动测节器并仔细观察像的位置如何变化最后总能找到一点，当测节器绕这点摆动时像的位置固定不动这时转轴在测节器上的位置就是后节点的位置亦即后主点的位置在测节器上量出转轴到屏的距离，即光具组的后焦距实验内容】1． 利用平行光测出二透镜L1， L2的焦距f1’，f2’，(f1’ 4． 改变二透镜的距离，使(a)d=0，(b) f1’ 在该四种情况下分别测出透镜组的焦点虚实与焦距正负，制表填入绘出f’~d曲线预习思考题】1． 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2． 主点(或面)、节点(或面)的含义是什么？它们在什么条件下重合在一起？3． 实验中确定节点的依据是什么？如何确定？4． 如何调共轴在实验中调共轴有什么必要性？【讨论题】1． 当顺时针摆动尺杆时，屏上的像反时针移动此时节点在转轴的哪一方？反之又如何？试绘图说明2． 能用共轭法和自准法测光具组的焦距吗？请说明理由根据实验结果，请讨论一下焦点虚实与焦距正负的关系。
