光学测量仪器的基本部件

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薄透镜焦距的测定

实验八薄透镜焦距的测定透镜是光学仪器中最基本的元件，反映透镜特性的一个重要参数是焦距。

由于使用目的和条件的不同，需要选择不同焦距的透镜或透镜组，为了在实验中能正确选用透镜，必须学会测定透镜的焦距。

常用的测定透镜焦距的方法有自准法和物距像距法。

对于凸透镜还可以用位移法(共轭法)进行测定。

光具座是光学实验中的一种常用设备。

光具座结构的主体是一个平直的导轨，另外还有多个可以在导轨上移动的滑块支架。

可根据不同实验的要求，将光源、各种光学部件装在夹具架上进行实验。

在光具座上可进行多种实验，如焦距的测定，显微镜、望远镜的组装及其放大率的测定、幻灯机的组装等，还可进行单缝衍射、双棱镜干涉、阿贝成像与空间滤波等实验。

进行各种光学实验时，首先应正确调好光路。

正确调节光路对实验成败起着关键的作用，学会光路的调节技术是光学实验的基本功。

【实验目的】1．学习测量薄透镜焦距的几种方法。

2．掌握透镜成像原理，观察薄凸透镜成像的几种主要情况。

3．掌握简单光路的分析和调整方法。

【实验仪器】光具座(全套)、照明灯、凸透镜、平面反射镜、物屏、白屏等。

【实验原理】1．薄透镜成像公式由两个共轴折射曲面构成的光学系统称为透镜。

透镜的两个折射曲面在其光轴上的间隔(即厚度)与透镜的焦距相比可忽略或者称为薄透镜。

透镜可分为凸透镜和凹透镜两类。

凸透镜具有使光线会聚的作用，即当一束平行于透镜主光轴的光线通过透镜后，将会聚于主光轴上的一点，此会聚点F 称为该透镜的焦点，透镜光心O 到焦点F 的距离称为焦距f 图1(a)。

凹透镜具有使光束发散的作用，即当一束平行于透镜主光轴的光线通过透镜后将偏离主光轴成发散光束。

发散光的延长线与主光轴的交点f 为该透镜的焦点。

如图1(b)近轴光线是指通过透镜中心部分与主轴夹角很小的那一部分光线。

在近轴光线条件下，薄透镜成像的规律可表示为f u 111=+υ (1) 式中u 为物距，υ为像距，f 为透镜的焦距。

u 、υ和f 均从透镜光心O 点算起。

光学基础实验要点

实验1 光的直线传播规律实验目的：1.验证光的直线传播规律2.了解照相机的基本原理一、实验仪器制作过程及成品描述1、用纸卷两个略有大小的圆筒，使之刚好能够互相套入。

2、使其内表面为黑色，以保证不透光和没有内表面反射。

3、将大的圆筒一端用黑色的纸板封闭，并用针戳一个小孔，在小的圆筒一端贴一张薄的白纸作为观察屏。

4、移动屏与孔的距离，观察小孔成像的变化，并使能观察到一个倒立的像。

二、实验原理由光的直线传播原理可知：当使用一个极小的孔（0.5mm）时，远处传来的光将被限制成为一束极细的光线。

由物体上不同部位发出的光线通过小孔后，只能到达屏幕的对应位置，形成了对应于物的像。

三、实验步骤及现象步骤：在光具座上面依次放上光源（点亮的蜡烛）、制作好的小孔成像系统、物屏，使焰心、小孔和屏幕中心大致在一条直线上，接着，在其他条件不变的情况下，依次改变入射光的强度、通光孔径（即小孔）的大小、成像装置与物体之间的距离、物屏和小孔之间的距离，并观察所成的像的变化的情况。

现象：以下两个因素会对像的大小造成影响：1、孔径的大小。

孔径越大，像越大，反之亦然。

2、相机与物体之间的距离。

距离越长，像越小，反之亦然。

四、自问自答1．小孔与观察屏的距离与像的大小关系。

答：蜡烛距小孔越近或毛玻璃屏距小孔越远，得到的像越大，且小孔成像大小都是倒立的。

2．小孔成像有“景深”的问题吗，为什么？答：当小孔足够小时，理论上是没有景深问题的。

因为光是直线传播，不需要对焦，其成像最远景深为无限远，无论多近或者多远都能成像清晰。

但事实上孔径都是有一定大小的，故景深问题仍然存在。

3．仔细观察所成的像，边缘和中间有几个不同点？解释之。

答：中间更亮，更稳定；边缘则不然。

由于孔径小，故光线通过小孔时有可能发生衍射现象，导致像的边缘变得模糊。

4. 什么是明视距离？在观察器中，筒长250mm是按明视距离确定的，如果改变内筒筒长，是否可以？请说明理由。

答：明视距离就是在合适的照明条件下，眼睛最方便、最习惯的工作距离。

(光学测量技术)第2章常用光学测量仪器及基本部件

一、平行光管的光学原理图图 2.1 所示为典型的平行光管光学原理图。
图 2.1 典型的平行光管光学原理图
第2章用光学测量仪器及基本部件二、平行光管的基本结构及主要组成部分图 2.2 所示为国内常用的 CPG — 550 型平行光管光路
结构示意图，并附有高斯目镜和可调式平面反射镜。
图 2.2 CPG — 550 型平行光管结构示意图
第2章用光学测量仪器及基本部件
1. 物镜物镜是平行光管中起折光作用的元件。它把自分划板上的物点发出的发散光束变成平行光束射出，从而给出无限远的“点”目标，即把有限远的物转化为无限远的目标。
第2章用光学测量仪器及基本部件
根据使用要求的不同，物镜有多种形式，例如:孔径较小，要求不太高时，使用一般的双胶合物镜;当孔径较大时，胶合很困难，一般用双分离的形式，即两片互相分离的镜片构成物镜;在某些应用场合，希望能调节(改变)物镜的焦距，就要设计可调焦距物镜;对于要求较高的物镜，同时要求复消色差，这时使用复消色差物镜;当要求大视场时，则可使用照相物镜作为平行光管的物镜;在某些要求特大孔径、长焦距的情况下，透射式常难于实现，就可采用反射面作为物镜，即所谓的反射物镜。
第2章用光学测量仪器及基本部件
1. 自准直法的调校原理用自准直法调校平行光管，是将平行光管的分划板配上带有分划板照明装置的目镜构成所谓自准直目镜(见 2.2 节)，该自准直目镜和平行光管物镜就构成了自准直前置镜。将该准直前置镜对向一个标准平面反射镜，并用分划板的分划对反射像调焦，实现自准直，从而达到校正的目的。其原理见图 2.4 。调焦完毕，就认为平行光管已调校好。
自准直法有较高的精度，并且除了标准平面反射镜外，不需要其它标准设备，而在通常的孔径下，标准平面反射镜也是不难找到的，因此自准直法是平行光管调校中的重要方法。

光学经纬仪构造及使用方法

光学经纬仪构造及使⽤⽅法§3.2 精密光学经纬仪的构造及使⽤⽅法控制测量中，需⽤经纬仪进⾏⼤量的⽔平⾓和垂直⾓观测。

使⽤经纬仪进⾏⾓度观测，最重要的环节是：仪器整平、照准和读数。

我们围绕这三个环节，对光学经纬仪的构造和使⽤⽅法作如下介绍。

3.2.1 ⽔准器由前节可知，测⾓时必须使经纬仪的垂直轴与测站铅垂线⼀致。

这样，在仪器结构正确的条件下，才能正确测定所需的⾓度。

要满⾜这⼀要求，必须借助于安装在仪器照准部上的⽔准器，即照准部⽔准器。

照准部⽔准器⼀般采⽤管状⽔准器。

管⽔准器是图3-3 ⽔准轴与⽔准器轴⽤质量较好的玻璃管制成，将玻璃管的内壁打磨成光滑的曲⾯，管内注⼊冰点低，流动性强，附着⼒较⼩的液体，并留有空隙形成⽓泡，将管两端封闭，就成为带有⽓泡的⽔准器，如图3-3所⽰。

1. ⽔准轴与⽔准器轴为了便于观察⽔准器的倾斜量，在⽔准管的外壁上刻有若⼲个分划，分划间隔⼀般为2mm，其中间点称为零点。

⽔准器安置在⼀个⾦属框架内，并安装在经纬仪照准部⽀架上，所以把这种管状⽔准器称为照准部⽔准器。

照准部⽔准器框架的⼀端有⽔准器校正螺旋，通过校正螺旋，使照准部⽔准器的⽔准器轴与仪器垂直轴正交。

所谓⽔准器轴，就是过⽔准器零点O ，⽔准管内壁圆弧的切线，如图3-3所⽰。

另外，由于⽔准管内的液体⽐空⽓重，当液体静⽌时，管内⽓泡永远居于管内最⾼位置，如图3-3中的'O 位置。

显然，过'O 作圆弧的切线，此切线总是⽔平的，我们称此切线为⽔准轴由此可知，使其⽔准轴与⽔准器轴相重合，即⽓泡最⾼点'O 与⽔准器分划中⼼O 重合，这时经纬仪的垂直轴与测站铅垂线重合，这个过程称为整置仪器⽔平。

2. ⽔准器格值我们知道，当⽔准器倾斜时，⽔准管内的⽓泡便会随之移动。

不同的⽔准器，虽然倾斜的⾓度完全相同，各⾃的⽓泡移动量不会完全相同。

这是因为不同的⽔准器，它们的灵敏度不同。

灵敏度以⽔准器格值表⽰。

所谓⽔准器格值，就是当⽔准⽓泡移动⼀格时，⽔准器轴所变动的⾓度，也就是⽔准管上的⼀格所对应的圆⼼⾓。

分光计调节实验报告

一、实验目的1. 熟悉分光计的结构和工作原理；2. 掌握分光计的调节方法和技巧；3. 通过实验，验证分光计的调节原理，并测量三棱镜的顶角。

二、实验原理分光计是一种精密的光学仪器，主要用于测量角度和折射率等光学参数。

其基本原理是利用光的反射和折射，通过调节分光计上的各个部件，使光线在分光计中形成特定的光路，从而实现对角度和折射率的测量。

三、实验仪器1. 分光计2. 玻璃三棱镜3. 平面镜4. 汞灯5. 光具座6. 砝码7. 刻度尺四、实验步骤1. 将分光计置于光具座上，调整分光计的水平，确保分光计的主轴与地面垂直。

2. 调整望远镜：a. 将目镜插入望远镜筒内，调整目镜调焦手轮，使目镜中的分划板刻度线清晰可见；b. 将望远镜的光轴调整至与分光计的主轴平行，使望远镜能够观察到分光计上的平行光管。

3. 调整平行光管：a. 将汞灯放置在平行光管的一侧，调整光源位置，使汞灯发出的光线通过狭缝，照射到平行光管的物镜上；b. 调整平行光管的狭缝宽度，使出射光线成为平行光。

4. 调整三棱镜：a. 将三棱镜放置在载物台上，调整载物台的高度，使三棱镜的光学侧面与望远镜光轴垂直；b. 调整三棱镜的角度，使入射光线在三棱镜中发生折射，并进入望远镜。

5. 观察并记录：a. 观察望远镜中的分划板，记录三棱镜顶角对应的位置；b. 调整三棱镜的角度，观察并记录三棱镜最小偏向角对应的位置。

6. 计算三棱镜的顶角和折射率。

五、实验结果与分析1. 调节分光计后，观察到望远镜中的分划板刻度线清晰可见，且与平行光管的出射光线平行。

2. 通过实验，测得三棱镜的顶角为θ1，最小偏向角为θ2。

3. 根据折射定律，计算三棱镜的折射率n为：n = sin(θ1) / sin(θ2)4. 对比理论值和实验值，分析实验误差产生的原因。

六、实验总结本次实验，我们成功地掌握了分光计的调节方法和技巧，验证了分光计的调节原理，并测量了三棱镜的顶角。

通过实验，我们加深了对光学仪器和光学原理的理解，提高了自己的实验操作能力。

工程光学1实验指导书(2014修改)

实验仪器简介一、光具座1、仪器结构及测量原理光具座结构如图1－1所示，它由平行光管（1）、透镜夹持器（2）、测量显微镜（3）及带有刻度尺的导轨（4）组成。

图1—1 光具座结构示意图（1）平行光管常用的平行光管物镜焦距有550mm、1000mm和2000mm等。

在平行光管物镜物方焦平面上有一可更换的分划板，分划板经平行光管成像为一无限远物体，作为测量标记。

常用的分划板有图1－2所示的用于测量焦距用的玻罗板，图1—3所示的检测光学系统分辨率的鉴别率板和检验成像质量的星点板等。

图1—2 玻罗板图1—3 分辨率板（2）测量显微镜测量显微镜是用来测量经被测物镜所成的像（或物体）大小的。

它由物镜和测微目镜组成，物镜是可以更换的（根据被测物的大小可以更换不同放大倍率的物镜）。

测微目镜是用来读取测量数值的，其结构如图1—4所示。

图1—4 测微目镜结构图测微目镜由目镜（1）、固定分划板（2）、活动分划板（3）和测微读数鼓轮（4）四部分组成。

测量原理是：读数鼓轮每旋转一圈（即测微螺杆移动一个螺距）活动分划板上刻线移动量为固定分划板刻线的一个格。

测量时，首先旋转读数鼓轮使活动分划板上十字叉丝瞄准被测物体起始位置，由活动分划板双刻线在固定分划板刻线位置读取毫米数（整数），再从读数鼓轮读取小数，然后再次旋转读数鼓轮使活动分划板上十字叉丝瞄准被测物体终止位置，继续读取数据，两次读数之差即为被测物体大小。

2、仪器技术指标（1）550mm光具座①平行光管物镜名义焦距ƒ′＝550 mm通光口径D＝ 55 mm相对孔径 1:10②平行光管物镜物方焦平面上分划板玻罗板刻线间距：1、2、4、10、20mm星点板十字线分划板鉴别率板Ⅱ号、Ⅲ号③测量显微镜物镜：1倍测微目镜：分划板格值1mm测微鼓轮格值0.01 mm（2）GJZ—1型光具座①平行光管物镜名义焦距ƒ′＝1000 mm 实测焦距ƒ′＝997.47 mm 通光口径D＝100 mm相对孔径 1:10②平行光管物镜物方焦平面上分划板玻罗板刻线间距：1、2、4、10、20mm星点板星点直径：0.005 mm、0.008 mm、0.01 mm十字线分划板刻度范围±20′，格值10″鉴别率板1、2、3、4、5号③测量显微镜物镜： 1 倍NA = 0.0752.5倍NA = 0.0810 倍NA = 0.25测微目镜：分划板格值1mm测微鼓轮格值0.005 mm被测物镜最大口径Φ80 mm被测物镜焦距范围±500 mm（3）CXW—1型光具座①平行光管物镜（复消色差）名义焦距ƒ′＝2000 mm 实测焦距ƒ′＝1973.9 mm 通光口径D＝150 mm相对孔径1:13.3②平行光管物镜物方焦平面上分划板玻罗板刻线间距：1、2、4、10、20、40mm星点板星点直径：0.005 mm、0.008 mm、0.01 mm十字线分划板刻度范围±20′，格值10″鉴别率板1、2、3、4、5号③测量显微镜物镜：0.25倍NA = 0.0150.5倍NA = 0.031 倍NA = 0.0752.5倍NA = 0.0810 倍NA = 0.25测微目镜：分划板格值1mm测微鼓轮格值0.01 mm测量显微镜偏摆角度± 40°测量显微镜横向移动量25 mm 测微鼓轮格值0.01 mm测量显微镜高度升降范围± 5 mm被测物镜最大口径Φ130 mm被测物镜焦距范围±1200 mm3、仪器调整与操作（1）根据测量项目选择平行光管物镜物方焦平面上分划板。

全自动光学影像测量仪验收报告

全自动光学影像测量仪验收报告一、设备基本信息设备名称：全自动光学影像测量仪型号：OMM-2000制造商：XXX仪器有限公司采购日期：XXXX年XX月XX日保修期：一年二、设备外观检查对设备外观进行仔细检查，确认设备无损坏，无明显刮痕，各部件齐全，符合要求。

三、设备性能测试1.测试设备开机、关机及各项功能按键的正常工作。

2.测试设备各轴的移动是否平稳，无异响。

3.测试设备的载物台、镜头及测量软件等主要组件的性能。

4.测试设备的测量重复性和测量精度。

四、设备精度校准按照设备制造商提供的校准方法，对设备的测量精度进行校准，确保设备的测量精度符合要求。

五、操作界面验收1.测试设备的操作界面是否友好，易于操作。

2.测试设备的操作界面与软件功能的匹配性。

3.测试设备操作界面的语言及字体是否清晰、易读。

六、软件功能测试1.测试软件的各项功能是否正常工作。

2.测试软件的兼容性和稳定性。

3.测试软件的数据处理和输出能力。

七、设备稳定性评估连续运行设备一段时间，观察设备的运行状态，包括设备的稳定性、温度控制、声音等。

评估设备的运行稳定性，判断是否需要采取相应的措施。

八、培训与文档1.确保供应商提供了必要的培训资料和培训课程，以便操作人员能够正确使用和维护设备。

2.检查设备的技术规格、操作手册、维修手册等文档是否齐全，内容是否准确无误。

3.验证供应商是否提供必要的技术支持和售后服务，包括电话支持、在线咨询和现场维护等。

确保在设备使用过程中遇到问题时能够及时得到解决。

4.对培训和文档进行详细记录和评估，以便后续的维护和管理。

将培训和文档的评估结果作为验收报告的一部分，为设备的长期使用和管理提供参考依据。

5.如果在验收过程中发现设备存在任何问题或不符合要求，应及时通知供应商进行整改或处理。

确保设备的性能和质量符合要求，保证设备的正常运行和使用效果。

同时，在验收报告中记录问题点，以便后续的维护和管理。

光学测量技术详解

光学测量技术详解(图文)光学测量是生产制造过程中质量控制环节上重要的一步。

它包括通过操作者的观察进行的快速、主观性的检测，也包括通过测量仪器进行的自动定量检测。

光学测量既可以在线下进行，即将工件从生产线上取下送到检测台进行测量；还可以在线进行，即工件无须离开产线；此外，工件还可以在生产线旁接受检测，完成后可以迅速返回生产线。

人的眼睛其实就是一台光学检测仪器；它可以处理通过晶状体映射到视网膜上的图像。

当物体靠近眼球时，物体的尺寸感觉上会增加，这是因为图像在视网膜上覆盖的“光感器”数量增加了。

在某一个位置，图像达到最大，此时再将物体移近时，图像就会失焦而变得模糊。

这个距离通常为10英寸（250毫米）。

在这个位置上，图像分辨率大约为0.004英寸（100微米）。

举例来说，当你看两根头发时，只有靠得很近时才能发现它们之间是有空隙的。

如果想进一步分辨更加清楚的细节的话，则需要进行额外的放大处理。

本部分设定了隐藏，您已回复过了，以下是隐藏的内容人的眼睛其实就是一台光学检测仪器；它可以处理通过晶状体映射到视网膜上的图像。

本图显示了人眼成像的原理图。

人眼之外的测量系统光学测量是对肉眼直接观察获得的简单视觉检测的强化处理，因为通过光学透镜来改进或放大物体的图像，可以对物体的某些特征或属性做出准确的评估。

大多数的光学测量都是定性的，也就是说操作者对放大的图像做出主观性的判断。

光学测量也可以是定量的，这时图像通过成像仪器生成，所获取的图像数据再用于分析。

在这种情况下，光学检测其实是一种测量技术，因为它提供了量化的图像测量方式。

无任何仪器辅助的肉眼测量通常称为视觉检测。

当采用光学镜头或镜头系统时，视觉检测就变成了光学测量。

光学测量系统和技术有许多不同的种类，但是基本原理和结构大致相同。

最基本的光学测量系统就是单镜头放大镜。

这种装置一般包含一个较大的镜头，安装在连接到工作台的控制臂上。

操作者调整好镜头的位置，然后双手拿住工件，同时通过镜头观察。

一、基本实验实验一薄透镜焦距的测定

一、基本实验实验一薄透镜焦距的测定透镜是光学仪器中最基本的元件，反映透镜特性的一个主要参量是焦距，它决定了透镜成像的位置和性质(大小、虚实、倒立)。

对于薄透镜焦距测量的准确度，主要取决于透镜光心及焦点(像点)定位的准确度。

本实验在光具座上采用几种不同方法分别测定凸、凹2种薄透镜的焦距，以便了解透镜成像的规律，掌握光路调节技术，比较各种测量方法的优缺点，为今后正确使用光学仪器打下良好的基础。

【实验目的】：1.学会测量透镜焦距的几种方法。

2.掌握简单光路的分析和光学元件等共轴调节的方法。

3.进一步熟悉数据记录和处理方法。

4.熟悉光学实验的操作规则。

5.观察透镜的像差。

【实验仪器】：光具座，凸透镜，凹透镜，光源，物屏，平面反射镜，水平尺和滤光片等。

【实验原理】：一、凸透镜焦距的测定 1.粗略估测法：以太阳光或较远的灯光为光源，用凸透镜将其发出的光线聚成一光点(或像)，此时，s →∞，s′≈f ′，即该点(或像)可认为是焦点，而光点到透镜中心(光心)的距离，即为凸透镜的焦距，此法测量的误差约在10％左右。

由于这种方法误差较大，大都用在实验前作粗略估计，如挑选透镜等。

2.利用物象公式求焦距：在近轴光线的条件下，薄透镜成像的高斯公式为1=+''GfG f (1) 当将薄透镜置于空气中时，则焦距G G ss f f '-'=-='(2) (2)式中, f ′为像方焦距； f 为物方焦距；s ′为像距；s 为物距。

式中的各线距均从透镜中心(光心)量起，与光线进行方向一致为正，反之为负，如图1所示。

若在实验中分别测出物距s和像距s′，即可用式(2)求出该透镜的焦距f′。

但应注意:测得量须添加符号，求得量则根据求得结果中的符号判断其物理意义。

3.自准法：如图2所示，在待测透镜L的一侧放置被光源照明的1字形物屏AB，在另一侧放一平面反射镜M，移动透镜(或物屏)，当物屏AB正好位于凸透镜之前的焦平面时，物屏AB上任一点发出的光线经透镜折射后，将变为平行光线，然后被平面反射镜反射回来。

光学测试技术-第3章-光学测角技术1

率的测量，该测量方法标准不确定度一般可以达到10-5量级。
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§3.2 测角技术的应用
本方法实际上是通过测量角度来完成折射率的测量。偏折角的测量误差包括下列因素：（1）度盘的刻线误差；（2）对准望远镜的对准误差；（3）读数显微镜的读数误差。偏折角的测量标准不确定度为：
d/2
调节望远镜俯仰调节螺钉向上移动1/2d
望远镜主轴垂直于仪器转轴 -------用各半调节法将绿十字像调至与上方叉丝重合，反复调节，使两面的十字像均与上叉丝重合。注意：此步以后望远镜水平调节螺丝不可再动！
绿“十”反射像
上方叉丝
调节载物台
调节载物台水平 ----- 重新放置双面镜（与原位置成90°）调节螺钉c使十字像与上方叉丝重合。
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§3.2 测角技术的应用
1、测量原理精密测角仪上测量角度可以有两种不同的光路：方法一：只使用自
准直望远镜，用自准直望远镜分别对准构成棱镜角度的两个平面，测量
时工作台与度盘固定。当自准像与分划板本身刻线重合时，表示自准直
望远镜视轴与棱镜平面1法线重合。这时从度盘上可以得到一读数。转动
读数。
问题：使用前的调整？
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测角仪器使用前的调节
测量前应调节分光计满足三方面要求： ① 平行光管出射平行光，即提供无穷远目标 ② 望远镜调焦于无穷远 ③ 平行光管和望远镜的光轴共面，且应与载物台
旋转轴垂直
1、望远镜调焦到无穷远
①
目镜
调节要点
• 目测粗调: 望远镜与平行光管等高且其主轴垂直于中心轴，载物台基本水平，各螺钉应位于中间可调位置；

光学仪器的设计与光学测量的原理

光学仪器的设计与光学测量的原理光学仪器是一类应用于光学领域的设备，其设计旨在实现对光线的控制、分析和测量。

光学测量是通过对光的传播、反射、折射、干涉等现象的观察和分析，以获得与之相关的物理量。

本文将探讨光学仪器的设计原理以及光学测量的基本原理。

一、光学仪器的设计原理光学仪器的设计包括光路设计、光学元件选择和系统参数确定等方面。

在光路设计中，需要根据使用要求和实际应用场景，确定光路的结构和光学元件的布局。

光学元件的选择要根据待测物性质、测量范围和精度要求等因素进行考虑。

系统参数的确定包括光源的选择、光学元件的特性和检测器的选型等。

光学仪器设计中常见的光学元件包括透镜、反射镜、光栅、偏振片等。

透镜是光学仪器中常用的光学元件之一，其主要作用是通过对光的折射和焦散，实现对光线的聚焦或发散。

反射镜则是利用光线的反射特性，将光路导向其他方向。

光栅是利用光的干涉、衍射和反射等效应，对光进行分光衍射，实现光的分光。

偏振片则能够选择性地通过或屏蔽特定方向的偏振光，实现对光的偏振控制。

光学仪器的设计不仅仅考虑光学元件的选择，还需要确定光源、光学系统参数以及整个仪器的结构布局。

光源的选择直接影响到测量的精度和可靠性，常见的光源有白炽灯、激光器、LED等。

光学系统参数的确定要根据实际需求，考虑到光路长度、光学元件的特性以及系统的波长范围等因素。

光学仪器的设计原理是一个复杂而庞大的领域，需要综合考虑光学原理、光学材料、光学元件特性以及其他工程因素，才能获得满足要求的设计方案。

对于具体的光学仪器设计，需要根据实际情况进行详细的分析和研究。

二、光学测量的原理光学测量是通过对光的传播、反射、折射、干涉等现象的观察和分析，以获得与之相关的物理量。

光学测量的原理基于光的波动性和相干性等特性，利用光的干涉、衍射、散射等现象，实现对待测物理量的测量。

光学测量中常见的现象包括干涉现象、衍射现象、散射现象等。

干涉是指两束或多束光交叠产生的干涉条纹，通过对干涉条纹的观察和分析，可以获得待测物理量的信息。

实验一光学实验主要仪器、光路调整与技巧

实验一光学实验主要仪器、光路调整与技巧1.引言不论光学系统如何复杂，精密，它们都是由一些通用性很强的光学元器件组成的，因此，掌握一些常用的光学元器件的结构，光学性能、特点和使用方法，对于安排实验光路系统时，正确的选择和使用光学元器件具有重要的作用。

2.实验目的1)掌握光学专业基本元件的功能；2)掌握基本光路调试技术，主要包括共轴调节和调平行光。

3.实验原理3.1光学实验仪器概述:光学实验仪器主要包括：光源，光学元件，接收器等。

3.1.1常用光源光源是光学实验中不可缺少的组成部分，对于不同的观测目的，常需选用合适的光源，如在干涉测量技术中一般应使用单色光源，而在白光干涉时又需用能谱连续的光源（白炽灯）；在一些实验中，对光源尺寸大小还有点、线、面等方面的要求。

光学实验中常用的光源可分为以下几类：1）热辐射光源热辐射光源是利用电能将钨丝加热，使它在真空或惰性气体中达到发光的光源。

白炽灯属于热辐射光源，它的发光光谱是连续的，分布在红外光、可见光到紫外光范围内，其中红外成分居多，紫外成分很少，光谱成分和光强与钨丝温度有关。

热辐射光源包括以下几种：普通灯泡，汽车灯泡，卤钨灯。

2）热电极弧光放电型光源这类光源的电路基本上与普通荧光灯相同，必须通过镇流器接入220V点源，它是使电流通过气体而发光的光源。

实验中最常用的单色光源主要包括以下两种：纳光灯（主要谱线：589.3nm、589.6nm），汞灯（主要谱线：623.4nm、579.0nm、577.0nm、546.1nm、491.6nm、435.8nm、407.9nm、404.7nm）3）激光光源激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，缩写：LASER)，是指通过辐射的受激辐射而实现光放大，即受激辐射的光放大。

激光器作为一种新型光源，与普通光源有显著的差别。

它是利用受激辐射的原理和激光腔的滤波效应，使所发光束具有一系列新的特点。

光学测量的基本知识

光学测量的基本知识一.典型的光学测试装置-----光具座光具座的类型一般以其上的平行光管EFL的长短来区分,例如: GXY---08A型之EFL=1200mm.我们的光具座:MSFC---Ⅳ型有3个准直镜头,EFL1=550mm,F/NO=10EFL2=200.61mm,F/NO=4EFL3=51.84mm,F/NO=4 其组成如下:1.平行光管. 2.透镜夹持器. 3.V型座. 4测量显微镜.5.导轨底座.6.光源.7. 光源变压器.8.光源调压器.9.附件.1.平行光管又称准直仪,它的作用是提供无限远的目标或给出平行光.其组成如下:物镜EFL=550mm 分划板分划板的形式有多种,例如(1)十字或十字刻度分划板,(2)分辨率板,(3)星点板,(4)玻罗板(PORRO).2.透镜夹持器用来夹持被测镜片或镜头,並保持光轴的一致性.-1-3.V型座用来放置EFL=200.61mm和EFL=51.84mm准直物镜, 並保持光轴一致性.4.测量显微镜是一个带有目镜测微器的显微镜. 用来进行各种测量. 目镜测微器有多种.最常用的是螺杆目镜测微器,其螺距为0.02mm,则每格值为0.002mm.5.导轨底座导轨很精密,用它把1.平行光管. 2.透镜夹持器. 3.V型座. 4测量显微镜等联在一起,称为光具座.6.附件:各种倍数和不同数值孔径的显微镜物镜,各种分划板.光具座主要测量(1)正,负透镜和照相物镜,望远物镜的焦距(EFL).(2)正,负透镜和照相物镜,望远物镜的截距(BFL)(3)检测照相物镜,望远物镜的分辨率.(4)检测照相物镜,望远物镜的星点.(5) 照相物镜,望远物镜的F/NO.(6)加上其它光学器件和机械装置,可以组成多种光学测量装置.-2-一.焦距(EFL)的测量光学系统和透镜的重要参数---焦距(EFL),迄今已有多种行之有效的测量方法.1.放大率法.2.自准直法.3.附加透镜法.4.精密测角法.5. 附加接筒法.6.固定共軛距离法.7. 附加已知焦距透镜法.8.反转法.9.光栅法.10.激光散斑法.11.莫尔条纹同向法.(一)放大率法测量原理是目前最常用的方法,主要用于测量望远物镜,照相物镜,目镜的焦距(EFL)和后截距(BFL).也可以用于生产中检验正,负透镜的焦距(EFL)和后截距(BFL).被测透镜或物镜位于平行光管前, 平行光管物镜焦面上分划板的一对刻线就成像在被测物镜的焦面上.这对刻线的间距y和它的像的间距y¹与平行光管物镜焦距f c和被测物镜的焦距f¹有如下关系:y¹/y = f¹/f¹c 或 f¹ = f¹c(y¹/y)必须指出,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须大于负透镜的焦距.-3-(二)一种简易测量焦距的方法在没有光具座的情况下,可用下面简易方法,但精度差.方法:用两次测量不同物距上被测物镜的横向放大率求焦距.根据高斯公式: F*=βX=-X*/β可得F*=E/γ2-γ1γ1=1/β1=Y1/Y1 , γ2=1/β2=Y2/Y2*A. 这种方法存在理论误差,必须要加以修正. 修正系数为:√1+(H/F*)2,所以:F*实际=F*×√1+(H/F*)2B. 镜头的球差对测量有很大影响,所以测出的焦距值是近似值.C. 测量人员的技术和对E,Y1,Y2,Y1*,Y2*测量的准确性非常重要,否则测出的焦距值将远远偏离真正值,而不能相信和使用.D. 焦距的准确测量,必须在光具座上用其它方法进行.E. 为了用这种方法测量, 必须有以下设备:简易导轨,夹持器,白色屏幕,有毫米刻度的物,精度为0.01mm的长度量测仪器.F. 要多次重复量测,取平均值.二.星点检验(一)原理星点检验法是对光学系统进行像质检验的常用方法之一,在光学系统设计,制造及使用中,人们关心的是其像质,並希望将像质与各种影响因素联系起来,借以诊断问题,提出改进措施, 星点检验在一定程度上可胜任上述工作.光学系统对非相干照明物体或自发光物体成像时,可将物光强分布看成是无数多个具有不同强度的独立发光点的集合,每一个发光点经光学系统后,由于衍射和像差以及工艺庇病的影响,在像面处得到的星点像光强分布是一个弥散斑,即点扩散函数(PSF).像面光强分布是所有星点像光强的叠加结果.因此, 星点像光强分布规律决定了光学系统成像的清晰程度,也在一定程度上反映了光学系统成像质量.上述点基元观点是进行星点检验的依据.-4-按点基元观点,通过考察一个点光源(星点)经过光学系统所成像,以及像面前后不同截面衍射图形的光强变化及分布,定性地评价光学系统成像质量,即是星点检验法.上面图形是艾里斑光强分布.(二)星点检验装置1.平行光管,2.光源,3.星孔(星点板),4.观察显微镜.对平行光管的要求:物镜像质要好,通光孔径要大于被检镜头.并用聚光镜照明星孔.星孔直径应小于:D max=0.61λf¹/D其中D---被检镜头入瞳直径f¹---平行光管物镜焦距-5-对观察显微镜的要求: 数值孔径NA等于或大于被检镜头的像方孔径角. 显微镜总放大率应为:Γ=(250~500)D/f¹.D/f¹---被检镜头的相对孔径.星点检验能判定: (1)光学系统的共轴性(2)球差(3)位置色差(4)慧差(5)像散(6)其它工艺疪病-6--7-四．分辨率检测分辨率检测可给出像质的数字指标，容易测量与比较。

光学测试仪器校准方法说明书

光学测试仪器校准方法说明书一、引言光学测试仪器在现代科学研究和工程领域中起着重要作用。

为了确保测试结果的准确性和可靠性，对光学测试仪器进行定期的校准是必不可少的。

本方法说明书旨在提供关于光学测试仪器校准的指导，确保校准过程规范、准确和可重复。

二、校准前的准备工作1. 根据测试仪器的型号和规格，准备相应的校准设备和工具。

2. 打开测试仪器的使用手册，了解仪器的工作原理和校准方法。

3. 确保测试仪器处于正常工作状态，并检查是否有损坏或松动的部件。

三、光学测试仪器的基本校准步骤1. 校准光源a. 使用标准光源照亮光学测试仪器，确保光源的光强和频率稳定。

b. 比对测试仪器测量结果和标准光源的光强值，记录差异并进行校正。

2. 校准光学透镜系统a. 使用标准透镜将光源照射到测试仪器的接收器上。

b. 比对测试仪器的透镜系统测量结果和标准透镜的光强值，记录差异并进行校正。

3. 校准仪器的角度测量功能a. 使用标准平面来测量光学测试仪器的角度测量功能。

b. 比对测试仪器的角度测量结果和标准平面的角度值，记录差异并进行校正。

4. 校准仪器的波长测量功能a. 使用标准波长源来测量光学测试仪器的波长测量功能。

b. 比对测试仪器的波长测量结果和标准波长源的波长值，记录差异并进行校正。

5. 校准仪器的时间分辨率a. 使用标准时间源来测量光学测试仪器的时间分辨率。

b. 比对测试仪器的时间分辨率结果和标准时间源的值，记录差异并进行校正。

四、校准结果的记录和报告校准过程中的所有测量结果、差异和校正值都应准确记录。

根据记录的数据生成一份校准报告，包括校准日期、仪器信息、校准结果和相关附件。

校准报告应存档并备案，供日后参考和追溯使用。

五、校准周期和注意事项1. 根据光学测试仪器的使用频率和环境条件，制定合适的校准周期。

2. 定期检查光学测试仪器的外观和内部部件，确保仪器的正常工作和准确度。

3. 校准过程中应严格按照相关的安全操作规程，避免误操作和人身伤害。

分光计的调节和使用

实验6 分光计的调节和使用分光计（又名分光测角仪）是用来精确测量角度的仪器,也是光学实验的基本仪器之一。

利用分光计测量光的反射角、折射角、衍射角可以检验棱镜的棱角是否合格、玻璃砖的两个表面是否平行、计算媒质折射率、光波波长等相关的物理量。

分光计不仅本身用途广泛，许多常用的光学仪器（如单色仪、摄谱仪、分光光度计等）的基本结构也与之类似。

分光计使用中所涉及的光学元件共轴调节，共面调节，望远镜及平行光管调节，不仅是正确使用分光计所必须，亦是光学实验需要掌握的基本技能。

光栅是一种的用途相当广泛的分光元件。

光栅常用在分光光学仪器中，如单色仪、摄谱仪、光谱仪等作为分色元件；在光纤通讯、光计算机中作分光和耦合元件；在激光器中作选频元件；在光信息处理系统中作调制器和编码器。

本实验在分光计上用光栅作分光元件观察和测量汞灯的光谱，并计算光栅常数，从而掌握分光计的使用方法，了解光栅的基本特性。

【实验目的】1. 掌握分光计的测量原理及调节方法2. 观测汞灯的光栅光谱，计算光栅常数【实验原理】1. 分光计测量原理如图1，光源发出的光经平行光管后成为平行光；平行光经载物台上的光学元件反射、折射或衍射后改变传播方向；绕中心转轴转动望远镜，先后接收未经过被测光学元件改变方向和经过被测光学元件改变方向后的平行光，由读数圆盘读出两图1 分光计测量原理种情况下望远镜所在位置的角度，即可由相关公式计算望远镜的转动角度δ和待测量。

2. 分光计的调节测量前应调节分光计，使望远镜调焦到无穷远，平行光管发出平行光，望远镜、平行光管的光轴垂直于仪器中心转轴且在同一平面内.，以确保分光计的测量精度。

为此，调节时应做到：（1）望远镜聚焦到无穷远（能接收平行光并聚焦在望远镜的分划板平面上），望远镜的光轴对准仪器的中心转轴并与中心转轴垂直。

（2）平行光管出射平行光，光轴对准仪器的中心转轴并与望远镜的光轴共同位于与中心转轴垂直的同一平面内。

（3）待测光学元件的表面与仪器中心转轴平行。

第1章第3节光学测量仪器的基本部件1

第三节光学测量仪器的基本部件平行光管、自准直目镜、目镜测微器、积分球一、自准直目镜1、高斯目镜：平面镜垂直于视轴自准像与分划重合面镜光线不能延其法线入射。

3、双分划板目镜：板之间无光学元件。

比较亮视场暗线亮视场暗线暗视场亮线自准直仪、自准直显微镜、自准直望远镜自准直仪是一种光学测角仪器它是利用光学自准直原理来观测目标位置的变化，广泛应用于直线度和平面度的测量。

它和多面棱体配合可以检测分度机构的分度误差；此外，还可测量零部件的垂直度、平行度等。

二、平行光管调较作用：给出无限远目标或平行光物镜形式：角尺寸误差：β∆由βtg f y '=微分得 )(22sin f f d y dy d ''-±=ββ 误差合成 22)()(22sin f f y y ''∆+∆=∆ββ 讨论：f 长有利，1) ↓∆β2) 象质好3) 温度对校正状况影响小1、远物法1）清晰度法A 调焦误差2221)34()29.0(31D D SD λασ+Γ±=B 物体在有限距离引起的误差01l SD =总的误差10SD SD SD σ+=2）消视差法A 调焦误差)2(58.0311d D SD Γ-Γ=δσB 物体在有限距离引起的误差01l SD =总的误差10SD SD SD σ+=2、可调前置镜法1）清晰度法T T Ca f f a 22''=A 调焦误差2221)34()29.0(31DD T SD λασ+Γ±= B 前置镜误差SD 0系统误差0SD σ偶然误差总的误差10SD SD SD σ+=10SD SD SD σσσ+±=2）消视差法)2(58.0311d D T T SD Γ-Γ=δσ 3、自准直法1）调焦误差A 清晰度法2221)34()29.0(321DD SD λασ+Γ±=B 消视差法)2(58.03211d D SD Γ-Γ=δσ 2）平面镜误差 R SD 10= 2λN h = λN D h D R 4822== 204DN SD λ= 总的误差10SD SD SD σ+=4、五棱镜法)(29.01000)(3438p Q p Q p D D D D D D SD -Γ±=-Γ±=-±=∆δδγ比较常用可调前置镜法、五棱镜法和自准直法精度高五棱镜法常用于大口径的调校例1调较平行光管mm mm D mm f 00056.0,51,1,55,550=''='==='λδα一、可调前置镜法mm f mm D mm f m25,160,1600='==' 解：⨯==Γ64251600Q mm D Q 5.264160==' mm D Q 86.06455==' 1、清晰度法)1(1075.41009.61079.631)5534()5564129.0(31)34()29.0(314892222221mD D T SD ---⨯±=⨯+⨯±=⨯+⨯⨯±=+Γ±=λλασ 2、消视差法186.06455<=='mm D Q 此方法不能用二、自准直法25.0,800==N D1、清晰度法⨯==Γ2225550 mm D 5.22255==' mm D 44222=⨯=实 )1(1041.1)44356.04()4422129.0(321)34()29.0(32142222221mD D SD -⨯=⨯⨯+⨯⨯±=+Γ±=λασ 2、消视差法)1(1077.5)222255(2225.058.0321)2(58.032151m d D SD -⨯=⨯-⨯⨯=Γ-Γ=δσ 平面镜面形误差)(108.88025.056.04415220--⨯=⨯⨯==m D N SD λ三、五棱镜法⨯=Γ=22,30Q p mm D)(106.7)3055(2225.029.031)(29.03115--⨯±=-⨯⨯±=-Γ±=m D D p Q SD δσ 作业：1、调校平行光管,55,550mm D mm f =='现有目镜焦距分别为25mm 和12.5mm ，前置镜的视放大倍率⨯=Γ20q ，前置镜采用叉丝对准；一五棱镜口径为mm D c 28=，一平面镜口径100mm 在中心55mm 范围内光圈25.0=N 设人眼极限分辨较为2',分别用自准直法和五棱镜法调校求调校误差。

光学测试技术复习资料(DOC)

光学检测原理复习提纲第一章基本光学测量技术一、光学测量中的对准与调焦技术1、对准和调焦的概念(哪个是横向对准与纵向对准？) P1对准又称横向对准，指一个目标与比较标志在垂轴方向的重合。

调焦又称纵向对准，是指一个目标像与比较标志在瞄准轴方向的重合。

2、常见的五种对准方式。

P2 压线对准，游标对准。

3、常见的调焦方法最简便的调焦方法是：清晰度法和消视差法。

p2 二、光学测试装置的基本部件及其组合1、平行光管的组成、作用；平行光管的分划板的形式（abcd ）。

P14 作用：提供无限远的目标或给出一束平行光。

组成:由一个望远物镜（或照相物镜）和一个安置在物镜焦平面上的分划板。

二者由镜筒连在一起，焦距 1000mm 以上的平行光管一般都带有伸缩筒，伸缩筒的滑动量即分划板离开焦面的距离，该距离可由伸缩筒上的刻度给出，移动伸缩筒即能给出不同远近距离的分划像（目标）。

2、什么是自准直目镜（P15）（可否单独使用？），自准直法？一种带有分划板及分划板照明装置的目镜。

Zz 自准直：利用光学成像原理使物和像都在同一平面上。

3、；高斯式自准直目镜（P16）、阿贝式自准直目镜（P16）、双分划板式自准直目镜（P17）三种自准直目镜的工作原理、特点。

P15—p17（概念，填空或判断）1高斯式自准直目镜缺点--分划板只能采用透明板上刻不透光刻线的形式，不能采用不透明板上刻透光刻线的形式，因而像的对比度较低，且分束板的光能损失大，还会产生较强的杂光。

2阿贝式自准直目镜---特点射向平面镜的光线不能沿其法线入射，否则看不到亮“+”字线像。

阿贝目镜大大改善了像的对比度，且目镜结构紧凑，焦距较短，容易做成高倍率的自准直仪。

主要缺点：直接瞄准目标时的视轴（“+”字刻度线中心与物镜后节点连线）与自准直时平面（a ）"+"字或"+"字刻线分划板；（b ）分辨率板；（c ）星点板；（d ）玻罗板镜的法线不重合；且视场被部分遮挡。

光学测量仪器的基本部件

十字刻度分划板
平
分辨率板
行
星点板----用在玻璃上镀膜或激光加工的方法制得，透光孔直径
光
小于0.05mm，最小的为6μm。小孔光阑一般用圆金属薄板或锡
管
箔，在中心钻孔而成。
玻罗板----上面刻有四对间距不同、线条宽度也不相同的刻线，专门供测量透镜焦距用。
6
三平行光管
7
三平行光管
三
2t
f
讨论：f长有利，
平
行
1)
光
2)象质好
管
3)温度对校正状况影响小
12
目镜，自带分划板及照明装置。
自准直仪
四
1.体外反射镜
自
2.物镜光管部件
准直
3.测微目镜部件
目
必须与物镜结合使用
自准直望远
镜
镜
微镜
自准直显
13
三
平
行
R
自准直显微镜
光
管
自准直望14 远镜
高斯目镜：平面镜垂直于视轴自准像与分划重合
)2

(
4 3D2
)2
清晰度法
平
行
SD1
1 0.58 3 (D d )
消视差法
光
2
管
物体在有限距离引起的误差
调
1 SD0 l 0
校
总的误差
SD SD0 SD1
32
2.可调前置镜法
a
f C 2 f T 2
aT

五
平
调焦误差
(1) 清晰度法
SD1
1 3
光学测量仪器的基本部件