实验二放大率法测量透镜焦距.docVIP

　 　　　 　　　 　　　 　　 　　 实验二 放大率法测量透镜焦距　　 　 一 实验目的　　　 掌握放大率法测正、负透镜焦距和顶焦距的基本原理。　　　 熟悉焦距仪的基本结构并掌握焦距和顶焦距的测量技术。　 二 测量原理和方法　　　 放大倍率法测量正透镜焦距的原理如实验图5所示。待测物镜2置于平行光管物镜之前。若平行光管物镜焦面处的玻罗板线对间距为y0，则在待测透镜焦面上成象为y0′，如用测量显微镜3测得y0′的象y0″=βy0′﹙β为测量显微物镜垂轴放大率），则由下式可求得待测物镜的焦距　 y　 y　 y　　 f　 f　　　 c　 ?　　 ?　　　 ?　　　 ?　　 ?　　　 ?　 式中 fc′--平行光管物镜焦距；y0″--测微目镜测得的βy0′值。　 测量显微镜依次调焦到待测物镜焦面位置和物镜后表面顶点位置。显微镜的轴向移动距离即是待测物镜的后顶焦距lf’值。　　　 放大倍率法测量负透镜焦距的原理如实验图6所示，相应的焦距计算公式为　 　　　 必需指出，由于负透镜成虚像，用测量显微镜观测这个像时，显微镜的工作距离必需大于负透镜的焦距，否则看不到玻罗板上的刻线像。　　 基于上述原理测量透镜焦距的放大率法是目前最常用的方法。该方法所用设备简单，测量范围较大，测量精度较高而且操作简便。这种方法主要用于测量望远物镜、照相物镜和目镜的焦距，也可以用于生产中检验正、负透镜的焦距和定焦距。　　 　 　　　 三 实验仪器设备　　 焦距仪（或光具座），高斯目镜，可调式平面反射镜，标准刻尺，被测正、负透镜。　　 焦距仪结构简图如图7所示，它主要由平行光管、透镜夹持器、测量显微镜及导轨组成。平行光管给出准确的焦距。图8为焦距仪光学系统图，同时图中给出了各分划板的图形。平行光管中玻罗板上共有五组间隔不同的平行看线，这五组平行刻线的间隔距离分别为：20、10、4、2和1毫米。刻线间隔的准确度要求是很高的，相对于实际要求值的标准不确定度为0.001mm。　 焦距仪的导轨长度为1.5m，它上面附有一根刻度尺，最小格值为1mm，利用它可以指示出测量显微镜的所在位置。这对测量顶焦距是有用的。　 透镜夹持器用于装卡调整待测透镜。夹持器可沿导轨移动。也可绕垂直轴水平方向的摆动和做高低微调。　 测量显微镜安装在一个可纵、横向和上下调节的底座上。在测量显微镜的目镜焦面上装有固定的分划板，共分八格，格值为1mm，用于测量焦距时读取整数部分，小数部分由目镜测微鼓轮上读取。转动测微鼓轮时，可动分划板上的十字线及二垂直平行线同时移动，测微鼓轮每转动一周，十字线移过固定分划板的一格，测微鼓轮斜面上刻有100格，格值为0.01mm。　　 　 　　 图7 焦距仪结构简图　 导轨；2—平行光管；3—透镜夹持器；4—测量显微镜　　 　　　 　　 　　 四 实验内容和步骤　　　 调校平行光管。按照实验一的方法，采用自准直法对平行光管进行调校，使分划板的刻线处于平行光管物镜的焦面上，同时保证分划板的中心在平行光管的主光轴上。　 测量显微物镜的实际放大倍数。通过测量显微镜测量中间像时，显微物镜的选择应考虑被测透镜焦距的长短。测量长焦距透镜或负透镜时，应选用低倍率的显微物镜，反之则应选用高倍率显微物镜。将选好的物镜旋到镜筒上，在物镜的前面放置标准刻尺，使显微镜对刻尺调焦，直至刻尺清晰地成像在显微镜的视场中，转动测微目镜或刻尺，使目镜中叉丝的移动方向与刻尺的刻线垂直，测出显微物镜的实际放大率。　 安装并调整被测物镜，使其光轴与平行光管光轴一致。从平行光管后面顺光轴方向在垂直和水平面内观察被测物镜，将透镜面所成的光源像调整到处于一条直线上，这就标志被测物镜与平行光管的光轴一致了。　 调节测量显微镜，首先把玻罗板的刻线像调到视场中，前后移动显微镜，若刻线像对称的弥散，表明显微镜光轴与平行光管、被测物镜的光轴一致。微调显微镜，使玻罗板的刻线像无视差地处于测微目镜的分划板上。转动测微目镜，使其叉丝移动方向与玻罗板刻线方向相垂直。　　　 用测微目镜对所选定的那组刻线读数。　　 计算被测透镜的焦距。　　 为了能够达到预期的测量精度，在实验过程中还应该注意以下两点：　 被测透镜的焦距最好不大于平行光管焦距的1/2。　 在测量中，选择玻罗板上刻线间距时应考虑被测透镜所允许的成像视场大小，在保证测量精度的前提下尽量选小一些，以减小轴外像差的影响。　 五 实验数据记录和处理　 用放大率法测量焦距的测量数据记入表1，并分析测试结果的精度。　　　 　　 表 1 透镜焦距测量数据记录和处理表　　　 被测透镜编号： 　　 平行光管焦距： 　 测量显微镜物镜的倍率： 　　　 选用玻罗板刻线间距：