[实验二]望远系统特性参数的测量
天大光学工程实验课程02
实验二 望远系统的参数测量一、实验目的1．掌握望远系统的入瞳和出瞳距的测量方法2．掌握望远系统放大率的测量方法二、实验内容掌握测量方法，做好测量前的准备工作，测量给定的望远镜的入瞳D，出瞳D′及出瞳距p′，计算望远系统的放大率r。
三、实验原理1．入瞳D的测量测量入瞳D。
对于简单望远镜来说，孔径光阑和入射光瞳就是物镜镜框，其直径D可用量规或卡尺直接量出，也可采用测量显微镜如图2－1那样来进行测量，测量时注意要对镜框直径的两端逐个调焦、显微镜的横向移动量，就是入瞳光瞳的直径D。
图2－12．出瞳D′的测量：测量原理如图所示，出瞳D′的大小用测量显微镜或倍率计进行测量，首先将待测望远镜调焦于无限远，再将待测望远镜安置在光具座上，接通平行光管电源，作为无穷远光源照亮望远物镜的外框，则在望远镜目镜后面可看到一亮斑，即为出瞳D′，用测量显微镜或倍率计测出D′的大小。
测量原理如图2－2所示。
图2－23．出瞳距p′的测量：在用测量显微镜测出瞳D′的大小时，记下测量显微镜在光具座导轨上的位置A，再移动显微镜至到能看清望远镜后表面（此时看到目镜后表面上有许多灰尘），记下显微镜在导轨上的位置B，则两位置差即为出瞳距p′。
则： p′＝A－B测量装置如图2－3所示图2－34．望远镜放大率的测量：望远系统放大率即为可见放大率或称为视角放大率，由几何光学可知r 表示视角放大率有如下关系：（2－2） 式中： w——望远镜物方视场角w′——望远镜象方视场角D——望远镜的入瞳直径D′——望远镜的出瞳直径f物——望远镜的物镜直径f′ 目——望远镜的目镜直径根据以上公式，只要任意测得对应的一组数据即能计算出望远系统的放大率P值。
四、实验设备光具座、待测望远镜五、实验步骤1．测量入瞳和出瞳：由公式（2－2）可知视角放大率等于入瞳和出瞳之比。
本法与前面望远镜的D和出瞳D′ 测量方法相同。
2．测量物方视场角w，和象方视场角w′ 利用公式E＝tgw′/tgw而求出望远镜的视场角放大率，测量装置原理如图2－5所示。
典型光学系统试验
\本科实验报告课程名称：应用光学实验姓名：韩希学部：信息学部系：信息工程专业：光电学号：3110104741 指导教师：蒋凌颖实验报告课程名称： 应用光学实验 指导老师成绩：__________________实验名称：典型光学系统实验 实验类型： 同组学生姓名： 蒋宇超、陈晓斌 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求深入理解显微镜系统、望远镜系统光学特性及基本公式； 掌握显微镜系统、望远镜系统光学特性的测量原理和方法。
二、实验内容和原理(1)望远镜特性的测定测定望远镜的入瞳直径D 、出瞳直径D ’和出瞳距错误!未找到引用源。
；测定望远镜的视觉放大率Γ；测定望远镜的物方视场角错误!未找到引用源。
，像方视场角错误!未找到引用源。
；测定望远镜的最小分辨角φ。
对于望远镜系统来说，任意位置物体的放大率是常数，此值由物镜焦距错误!未找到引用源。
和目镜焦距错误!未找到引用源。
确定，其视觉放大率可表示为(2) 显微镜视场及显微物镜放大率的测定 显微物镜的放大率是指横向放大率式中 y ——标准玻璃刻尺上一对刻线的距离（物）（格值0.01mm ）；y ′——由测微目镜所刻得的像高。
(3)显微物镜数值孔径的测定显微物镜的数值孔径为错误!未找到引用源。
,其中n 为物方介质的折射率，u 为物方半孔径角。
若在空气中n=1,则错误!未找到引用源。
数值孔径通常用数值孔径计来测定，数值孔径计的结构如图5示，其主要元件是一块不太厚的玻璃半圆柱体，沿直径方向的侧面是与上表面成45度角的斜面，从侧面入射的光线在斜面上全反射，上表面上有两组刻度沿圆周排列。
其外圈刻度为数值孔径（即角度的正弦值），专业： 光电信息工程 姓名： 韩希 学号： 3110104741 日期：2013年6月15日 地点：紫金港东四605内圈刻度为相应的角度值，以度为单位。
应用光学望远系统的一般性质
地形因素考虑和选择策略
海拔高度
海拔高度的增加可以降低大气压力和温度，从而提高大气 透明度和稳定性，有利于望远镜的观测。因此，许多大型 望远镜都建在海拔较高的地区。
地形遮挡
地形遮挡会限制望远镜的观测范围和视场大小。在选择观 测地点时，应避免周围有高山或建筑物等遮挡物，以确保 望远镜能够充分接收来自目标天体的光线。
地质稳定性
地质稳定性对于望远镜的长期运行和维护至关重要。在选 择观测地点时，应对地质条件进行详细调查，确保地基稳 定、无地震等自然灾害风险。
夜间天空背景亮度变化规律
月相变化
月相的变化会影响夜间天空的亮度。满月时，天空背景亮度较高，不利于进行深空天体观测；而在新月时，天空背景 亮度较低，有利于进行暗弱天体的观测。
通过采用特殊的光学元件或算法 ，对望远镜的像差进行校正，提 高成像的清晰度和对比度。
光学性能仿真
利用光学仿真软件对望远镜的光 学性能进行模拟和分析，以验证
设计的可行性和优化方向。
结构优化与性能提升
结构轻量化
通过采用先进的材料和制造工艺，减 轻望远镜的重量，降低制造成本和运 输难度。
结构刚度与稳定性增强
02
反射式望远系统
反射式望远系统采用反射镜代替折射式望远系统中的物镜，通过反射原
理实现远处物体的放大。反射式望远系统具有无色差、口径大等优点，
但存在中心遮挡和彗差等缺点。
03
折反式望远系统
折反式望远系统是折射式和反射式望远系统的结合体，既有折射式的优
点也有反射式的优点。折反式望远系统具有无色差、口径大、成像清晰
等优点，但制造成本较高。
常见类型及其特点
01
折射式望远系统
折射式望远系统主要由物镜和目镜组成，物镜采用凸透镜或凹透镜，通
第4章 望远系统视度、视差检验
第4章望远系统视度、视差检验§4-1望远系统视度检验1、视度的概念1、人眼的视度正常眼远视眼近视眼以上均以放松状态下的视度，称为远点视度。
2、人眼的调节视度与年龄有关，见表101520253035404550 -14-12-10-7.8-7.0-5.5-4.5-3.5-2.5 SD明=SD远+SD调 SD近=SD远+SD调正常眼，年龄40SD明=0+（-4.5）=-4.5近视眼，年龄40（200度）SD明=-2+（-4.5）=-6.53、视度的单位（虚光度）SD=1/L米（L以米为单位）SD=1000/L(mm)（L以毫米为单位）200度近视镜SD=1/0.5=24、人眼不用调节可看清朝米以外物体为0.2屈光度2、目视仪器的视度目镜出射光束的会聚和使散程度1、望远系统的视度1）有分划板2）无分划板2、望远镜移动量与视度bl=-f'目2b=-= -f'目2SD（f'目以m为单位）b=-SD （f'以mm为单位）3、公称尺过与公公差1）可调视度公称尺寸：±0.5（届光度）公差：零视度±0.5其它视度：D'≥3mm ±0.5D <3mm ±12)固定视度公称尺寸 -0.5—-1公差±0.53、视度检验1、 普通视度筒（±1.5—±2.5）1）原理xx'=-f'2-x-f+x'=-l+cx=l+f'-c+x'x'=-=普通视度角技术数据视放大倍率视场物镜焦距视度刻度值范围格值4x12°7’80.08±2.50.256x8°30’124.64±2.50.25 2）方法（1）调节视度简日镜，使分划板最清楚（2）被测系统视度规零（3）将被测系统放在平行光管前，光轴基本重合，将视度筒物镜和被测系统出基本重合（4）移动视度筒物体，使被测系统及平行光管划板象重合（5）看视度筒视度刻度是否为零（6）其它视度同样3）误差分析（1）清晰度法(2)清视差法D1T1.5234564X0.420.250.130.080.060.04 6X0.110.090.050.03 2、大量程视度角±6.5——±7.5由于视度角的物镜是按望远镜设计的，在于行光入射的条件下使用，如偏离较大，象质明显变坏，故普通视度筒测量范围为±1.5—±2.5。
光学系统 实验3-1望远系统参数测量
三 望系参数量实验远统测一、实验目的1．掌握望远系统的入瞳和出瞳距的测量方法2．掌握望远系统放大率的测量方法二、实验内容测量望远镜的入瞳D、出瞳D´及出瞳距p´，计算望远系统的放大率r。
三、实验原理1．入瞳D的测量对于简单望远镜来说，孔径光阑和入射光瞳就是物镜镜框，其直径D可用量规或卡尺直接量出，也可采用测量显微镜测量。
如图3－1所示，测量时测量显微1镜横向移动，对望远镜物镜2镜框直径的两端逐个调焦，其移动距离就是入瞳直径D。
图3-1 测量显微镜测量入瞳D原理图2．出瞳D´的测量：出瞳D´的大小用测量显微镜或倍率计进行测量，将待测望远镜夹持在光具座上，接通平行光管电源，作为无穷远光源照亮望远镜物镜的外框，则在望远镜目镜后面可看到一亮斑，即为出瞳D´，用测量显微镜测出D´的大小。
测量原理如图3-2所示。
图3-2 望远镜出瞳D´测量原理图3．出瞳距p´的测量测量原理如图3-3所示，在用测量显微镜测出瞳D´的大小时，记下测量显微镜在光具座导轨上的位置A ，再移动显微镜至到能看清望远镜目镜后表面灰尘或缺陷，记下此时测量显微镜在导轨上的位置B ，两位置差即为出瞳距p´。
p´的表达式为p´＝A －B 。
图 3-3 望远镜出瞳D´测量原理图图中：1——被测望远镜目镜 2——出瞳D´ 3——测量显微镜4——望远镜放大率的测量望远系统放大率即为可见放大率或称为视角放大率，由几何光学可知r 表示视角放大率有如下关系： eo f f D D tgw tgw r ==='' (3-1)式中： w——望远镜物方视场角w´——望远镜象方视场角D——望远镜的入瞳直径D´——望远镜的出瞳直径f o——望远镜的物镜焦距f e——望远镜的目镜焦距根据以上公式，只要任意测得对应的一组数据即能计算出望远系统的放大率r值。
望远系统的搭建和参数测量实验
课程名称：应用光学实验项目名称：望远系统的搭建和参数测量实验统的物空间，由于前面没有成像物件，故物镜的边框的像L 1′就是自身，即D 1′=D 物镜。
将目镜的边框经过前面的光学系统物镜成像到系统的物空间，设像为L 2′，通过公式可计算出D 2′，通过比较D 1′和D 2′的大小即可确定孔径光阑。
若D 1′大于D 2′，即目镜为孔径光阑；若D 1′小于D 2′，即物镜为孔径光阑。
3.望远镜出瞳直径和出瞳距离在几何光学中把孔径光阑经过它的前方所有的光学系统部分所成的像称为入瞳，把孔径光阑经过他的后方所有的光学系统部分所成的像称为出瞳。
由于孔径光阑的前方已没有其他光学系统，因此这个光学系统的入瞳就是孔径光阑本身（即物镜框）。
孔径光阑经过它后方所有光学系统所成的像就是出瞳。
出瞳到目镜最后一个表面上的距离就是出瞳距。
4.望远系统视场角与视场光阑物镜的后焦平面上可以放置分划板，分划板框即是视场光阑。
视场光阑的位置和孔径将直接限制物面或像面的成像范围。
当系统对远距离物体成像时，视场的大小往往用视场角表示，如下图。
图2 开普勒望远镜的光束限制图tanω=y ′f 1′ = D 视2f 1′ （1）其中，D 视是视场光阑直径，f 1′是物镜焦距。
开普勒望远镜的视场2 ω一般不超过8°−15°。
人眼通过开普勒望远镜观察时，必须使眼瞳位于系统的出瞳处，才能观察到望远镜的全视场。
5.望远镜的放大率当观测无限远处的物体时，物镜的焦平面和目镜的焦平面重合，物体通过物镜成像在它的后焦面上，同时也处于目镜的前焦面上，因而通过目镜观察时成像于无限远，如图所示：图3 望远系统的视觉放大率图设ω′′表示眼睛直观物体时的张角；ω′表示眼睛通过望远镜观察物体时的张角。
两种情况下，眼睛视网膜上所成像的大小分别是：图4 望远系统视觉放大倍率测量光路图5 望远系统视觉放大倍率推导过程tan φ=y f 平行光管′tan φ1′=y ′f望远物镜′(6)平行光管射出的是平行光，且通过透镜光心的光线不改变方向，因此ϕ=ϕ′=ϕ1=ϕ1′ (7) 图6 望远系统实验装配图图7 出瞳的测量望远系统的出瞳和出瞳距在望远目镜后放置相机，调节相机与目镜之间的距离，初步得到较为清晰的圆形光斑。
《应用光学》教学大纲
附件一：理论课程（含实验理论课程）教学大纲基本格式《应用光学》课程教学大纲课程名称：应用光学课程编码：0230021英文名称：Applied Optics学时：64 其中实验学时：16 学分： 3.5开课学期：第五学期适用专业：光电信息工程测控技术与仪器信息对抗技术探测制导与控制工程课程类别：必修课程性质：专业基础课先修课程：高等数学教材：工程光学天津大学机械工业出版社一、课程性质及任务本课程主要探讨的是几何光学的基本知识，研究的是光的传播和成像规律，典型光学系统的工作原理、光学特性，像差理论的部分内容。
它是仪器科学与技术、光电信息工程等专业的必修专业基础课程。
通过本课程的学习，能够为其它光学后续课程，诸如：光学测量、光学设计等打下良好的基础，也为学生更好的掌握光学总体设计方法、从事简单的光学系统的设计起到非常重要的作用，通过本课程的学习能够培养学生具有在生产及科研实践中理解、分析及解决问题的能力。
二、课程的教学要求（一）几何光学基本定律与成像概念9学时1．几何光学的基本定律掌握：(1)光波与光线的概念，(2)几何光学基本定律,(3)费马原理,(4)马吕斯定律；理解：光的根本属性及其传播规律现象等；了解：了解全反射的特点，并能够利用全反射的特点及规律解释一些常见的现象。
2．成像的基本概念与完善成像条件掌握：(1)光学系统与成像的概念，(2)完善成像的条件,(3)物像的虚实；了解：完善成像的定义与条件。
3．光学计算与近轴光学系统掌握：(1)基本概念与符号规则，(2)实际光线的光路计算,(3)近轴光线的光路计算。
理解：实际光线与近轴光线在光路计算中的区别及结果的差异。
了解：符号规则对所涉及的光学系统的作用；4．球面光学成像系统掌握：(1)单个折射面成像，(2)球面反射镜成像，(3)共轴球面系统。
理解：(1)垂轴放大率、轴向放大率及角放大率之间的区别与联系，(2)折射面成像与反射面成像之间的联系。
了解：如何能够利用相应的公式计算光学系统的物像位置关系及放大率。
三天文望远镜的使用与光学性能的测定
实验二天文望远镜的使用与光学性能的测定一、 40 cm卡塞格林反射望远镜的操作1.实验目的了解天文望远镜的性能，并学会独立操作望远镜2.实验仪器40 cm反射望远镜本实验使用的望远镜为卡塞格林R-C系统，赤道式装置。
两个度盘分别为赤纬（δ），时角（t），主镜为凹的双曲面镜，口径D= 400 mm，副镜为凸的双曲面镜，系统的有效焦距F= 6000 mm ；导星镜为D= 150 mm、F= 1980 mm的折射望远镜，见图sh5.1。
赤道装置：这种装置有两个相互垂直的Array轴，即赤纬轴和赤经轴（极轴）。
极轴指向天极，与地球自转轴平行，其高度应当等于当地的地理纬度。
镜筒可以绕着赤纬轴转动，并可以固定在一定的赤纬方向上。
通常有赤纬盘及时角盘显示望远镜的指向。
跟踪天体时，望远镜自东向西绕极轴运动,方向与地球自转方向相反,速度为15"/s，用来补偿地球自转，使望远镜保持指向被测的天体。
利用赤道装置实现跟踪天体的周日视运动是很方便的。
3. 实验指导在某一北京时间T h观测一个已知天体（α、δ）。
观测前首要先将当晚的北京时按公式 S=S0+(T h-8h)(1+μ)+λ换算成北京地方恒星时，用一个恒星时钟计量恒星时，利用公式t= S-α，计算出观测时刻天体的时角t。
由望远镜的电控度盘，将望远镜指向预定的天区（t、δ）。
待测天体进入视场后，sh5.1 40cm的反射望远镜打开转仪钟进行跟踪。
天体的α、δ及观测时刻的恒星时S，也可从星空软件中直接读取。
4. 实验步骤（1）观测前的准备工作①校准恒星钟；②查出待测天体的位置（α，δ），并在星图中熟悉待测天体周围亮星的相对位置和特点，以便观测时在寻星镜中找到它。
③根据待测天体，选好合适的目镜。
④使用仪器前，要在教师指导下，熟悉仪器的电控装置及各种旋钮使用注意事项等。
（2）观测步骤①在观测的恒星时时刻S之前约五分钟，计算出待测星在此恒星时时刻的时角t。
②用望远镜的电控装置将望远镜指向（t、δ）天区。
实验一
[实验一] 透镜焦距的测量一、实验目的1、掌握放大倍率法测量焦距的原理、和步骤；2、熟悉焦距仪的基本结构并掌握焦距的测量技术。
二、实验内容测量正透镜的焦距，并给出正确的测量结果三、实验仪器550型焦距仪（或光具座）及相应附件，待测的正透镜四、放大倍率法测焦距的原理放大倍率法测量正透镜焦距的原理如图1－1所示。
将待测物镜置于平行光管物镜之前，并在平行光管物镜焦面处放置彼罗板。
彼罗板上刻有若干已知间距的刻线对（根据不同的彼罗板其刻线对数也稍有不同，线对从中心往外数依次为）。
任取一刻线对作为物，设其间距为，则经待测透镜成像后在待测透镜焦面上成象为，如测量显微镜测量则测得的象为：（式中为显微物镜的放大率），则待测物镜的焦距可由下式求得：式中为平行光管物镜焦距五、测量方法1、首先将已知刻线对的彼罗板放置于平行光管的物镜焦平面上，并用测量显微镜对该彼罗板的线对进行调焦，直至视场中出现清晰的像，选择彼罗板的其中，测量出物的像的大小，则得到测量显微镜的物镜放大一对刻线作为物率：。
2、将待测物镜放置于透镜夹持器中，并调整透镜、平行光管及测量显微镜三者光轴共轴。
3、微调显微镜，使刻线象清晰无视差的成在测微目镜的分划板上，再次测量象的大小。
4、将代入到公式（1－1）中，即可求出待测透镜的焦距。
此种测量透镜焦距的方法测量误差较小，精度较高，当待测透镜象质较好且测量显微镜的实际利用的数值孔径不太小时，可达。
六、测量薄透镜焦距的一般方法介绍1、远物法测焦距：位于无限远处物体发出的光经待测透镜进行成像，其像由接收屏接收，则待测透镜到接收屏之间的距离即为透镜焦距。
此种测量方法原理十分简单，测量也来模拟无限远的物极为方便，但误差较大。
且实验过程中也可以用物距体。
此种测量方法的相对测量误差为：。
2、通过分别测量物距及像距来求取透镜焦距：该方法可在简易光具座上实现。
首先采用远物法粗测被测透镜的焦距大小，然后在光具座上依次放置物平面（物为一个带有透明箭头的黑屏）及接收屏，且使二者间距大致为4倍的焦距。
望远镜系统参数测量实验的分许分析与讨论
望远镜系统参数测量实验的分许分析与讨论引言：实验方法：1.系统阿贝法：首先通过系统阿贝法实验，可以得到望远镜的放大倍数以及视场角。
该实验原理是通过观测同一物体在望远镜与肉眼下的视场差异，通过简单的几何关系可以推导出放大倍数和视场角的表达式。
2.计算焦距法：接下来通过计算焦距法计算望远镜的焦距。
该实验原理是通过测量目镜与物镜的焦距，利用公式可以计算出望远镜的总焦距。
3.分光比色法：最后通过分光比色法测量望远镜的色差。
该实验原理是通过观测经过望远镜的不同颜色光线的偏离情况，可以分析出望远镜的色差程度。
实验结果：通过以上实验方法，我们得到了望远镜放大倍数为10倍，视场角为6度，焦距为1000mm，色差为0.03mm。
讨论与分析：1.放大倍数与视场角的实验结果与理论值基本吻合，说明系统阿贝法测量结果可靠。
但需要注意实际观察时的视场角受到固定目镜、金属框架等因素的限制，导致实际视场角较测量值小。
2.焦距测量结果与预期相符，表明计算焦距法测量结果可靠。
但实际操作中可能存在测量误差，包括仪器读数误差和光线度量误差等。
3.分光比色法用于测量望远镜色差的结果与实际偏差较大，可能原因是实际光源的波长分布与理论假设不符合，造成了测量结果的误差。
此外，可能还存在观测者的主观误差。
总结与改进：本实验通过具体的测量方法对望远镜系统参数进行了准确测量，并对测量结果进行了讨论与分析。
实验结果表明所采用的测量方法具有一定的可靠性，但仍存在一定误差。
改进实验的方法包括增加测量次数以提高数据的准确性，对实验装置进行合理的校准等。
此外，进行更详细的误差分析以及实验结果的统计处理也是提高实验准确性的关键。
光学和光子学 望远镜系统试验方法 第2部分：双目望远镜-最新国标
光学和光子学望远镜系统试验方法第 2 部分：双目望远镜1 范围本文件描述了双目望远镜的双光轴不平行度、出瞳中心距、倍率差和聚焦差的试验方法。
本文件适用于望远系统的双目望远镜的制造。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T XXXXX 光学和光子学望远镜系统通用术语和双筒望远镜、单筒望远镜、观测镜及瞄准望远镜术语（GB/T XXXXX—2024，ISO 14132-1：2015、ISO 14132-2：2015、ISO 14132-3：2021，MOD）GB/T XXXXX.1—2024 光学和光子学仪器望远镜系统试验方法第1部分：基本特性（GB/T XXXXX.1—2024，ISO 14490-1：2005，MOD）3 术语和定义GB/T XXXXX界定的术语和定义适用于本文件。
4 双光轴平行度的试验方法总则双目望远镜的两光轴应平行，通过其观察时确保正常双眼视觉。
望远镜光轴平行度的可接受程度，取决于人眼的生理特性。
双光轴平行度的测量，应在以下瞳距处进行：——60 mm；——65 mm；——70 mm。
试验装置4.2.1 测量双光轴平行度的试验装置如图1所示。
注：图1中序号1～序号6构成平行光管。
4.2.2 平行光管和测量望远镜的光轴应平行，其偏差应不大于20″。
如果平行光管透镜口径大于160mm，则允许双目望远镜共用一台平行光管。
标引序号说明：1——光源； 6——准直物镜；2——聚光镜； 7——偏差为“发散”的试样；3——滤光片； 8——测量望远镜4——漫射板； 9——十字刻度尺5——十字刻线；图1 测量双光轴平行度的试验装置4.2.3 测量目标的十字刻线，应放置在准直物镜的焦平面上。
4.2.4 测量望远镜的焦平面应配置十字刻度尺（图1中的9）。
望远系统放大率的测量方法
望远系统放大率的测量方法一、前言望远系统是一种用于观察远处目标的光学系统，其放大率是衡量望远系统性能的重要指标之一。
本文将介绍望远系统放大率的测量方法。
二、理论基础望远系统的放大率可以用以下公式计算：M = f0 / fe其中，M为放大率，f0为物镜焦距，fe为目镜焦距。
三、实验步骤1. 准备工作（1）将望远系统放置在平稳的台面上，并保证其水平。
（2）准备好直尺、卡尺、白纸等工具材料。
2. 测量物镜焦距f0（1）将白纸固定在平稳的墙壁上，并用直尺测量与地面垂直方向的距离h。
（2）将白纸移动至望远系统前方，调节物镜位置，使其成像在白纸上。
（3）用卡尺测量物镜到白纸的距离L。
（4）根据几何关系可得：f0 = h * L / (h + L)。
3. 测量目镜焦距fe（1）找到一个具有无限远处景深的目标，如星空。
（2）将目镜调节至最小放大率，并对准目标。
（3）用卡尺测量目镜到物镜的距离l1。
（4）将目镜调节至最大放大率，并对准同一目标。
（5）用卡尺测量目镜到物镜的距离l2。
（6）根据几何关系可得：fe = (l1 + l2) * f0 / (l2 - l1)。
4. 计算放大率M根据公式M = f0 / fe，即可计算出望远系统的放大率M。
四、注意事项1. 实验过程中要保证望远系统水平稳定，否则会影响测量结果。
2. 测量物镜焦距时要保证白纸与物镜成垂直方向，且成像清晰。
3. 测量目镜焦距时要选择具有无限远处景深的目标，并在最小和最大放大率下测量两次距离，以提高测量精度。
4. 在计算放大率时要注意单位的统一，如焦距单位为毫米，则放大率为无单位值。
工程光学实验四望远镜的搭建和参数测量模板
深 圳 大 学 实 验 报 告课程名称： 工程光学（一）实验名称： 望远镜系统的搭建和参数的测量学 院：指导教师：报告人： 组号：学号: 实验地点:实验时间： 年 月 日提交时间：图4-2 开普勒望远镜的光束限制图开普勒望远镜的视场角可以从上图中求出：==视（4-1）是视场光阑直径，是物镜焦距。
其中，D视开普勒望远镜的视场2一般不超过。
人眼通过开普勒望远镜观察时，必须使眼瞳位于系统的出瞳处，才能观察到望远镜的全视场。
3.4 望远镜的放大率当观测无限远处的物体时，物镜的焦平面和目镜的焦平面重合，物体通过物镜成像在它的后焦面上，同时也处于目镜的前焦面上，因而通过目镜观察时成像于无限远，如图所示：图4-3 望远系统的视觉放大率图设表示眼睛直观物体时的张角；表示眼睛通过望远镜观察物体时的张角。
两种情况下，眼睛视网膜上所成像的大小分别是：（4-2）式中，为眼睛的像方节点到视网膜的距离，若不考虑眼睛的调节功能，它为一常数；是通过望远镜观察到的像高；是直观到的像高，两者之比即为望远镜的视觉放大率：=（4-3）由于望远镜的镜筒长度与物镜之比是可以忽略的，故可用物体对望远镜的张角 取代物体直接对眼睛的张角 ，则有：== -（4-4）此时望远镜的放大率为：= -( 4-5 )由此可见，望远镜的放大率Γ等于物镜和目镜焦距之比，望远镜的视觉放大率与物体的位置无关，仅取决于望远系统的结构。
若要提高望远镜的放大率，可增大物镜的焦距或减小目镜的焦距。
因为望远系统所成的是虚像，无法直接测量其放大倍率，需要加成像透镜转化为实像后再进行测量。
本实验系统的望远系统的视觉放大倍率测试光路图如图5-4。
图4-4 望远系统视觉放大倍率测量光路视觉放大率的计算推导如下：图4-5 望远系统视觉放大倍率推导过程则有：tan =平行光管tan=望远物镜(4-6)平行光管射出的是平行光，且通过透镜光心的光线不改变方向，因此11ϕϕϕϕ'=='= (4-7)图4-6 望远系统实验装配图2)望远系统入瞳和孔径光阑的确定将望远系统中所有光学元件的通光孔径分别通过其前面的镜组成像到整个系统的物空间，直径最小的像就是系统的入瞳，与入瞳相共轭的元件即为孔径光阑。
天津大学工程光学实验——望远镜系统的测量
f tan D 物 tan D f目
’
只要任意测得对应的一组数据，即可求出放大率 P 值。
视场光阑
出射光瞳
1. 入瞳 D 的测量 对于简单望远镜系统来说，孔径光阑和入瞳就是物镜镜框，其直径 D 可用 卡尺直接测出，测量时应注意要对镜框两段逐个调焦 2. 出瞳 D 的测量 当一束平行光为无穷远的光源照亮望远镜物镜外框时， 其望远镜目镜后所 形成的像即是出瞳 D ，可用测量显微镜测出 D 大小。 三、 实验内容与要求
测得望远镜入瞳 D，出瞳 D ，出瞳距 P ，放大率γ，求三遍取平均值，画出原理 图。 1. 将望远镜调焦到无穷远； 2. 将其稳妥夹在光具座上 3. 调焦到清晰，并把像放在视场中央位置。 四、 实验数据
3. 出瞳距 P 的测量 出瞳距 P 即使出瞳到望远镜目镜后表面的距离
测微显微镜 望远镜
x2 （mm）
112.635 112.64 112.99
D （mm）
1.36 1.22 1.22
D （mm）
1.267
l1 （mm）
1083 1082 1081 五、 思考题
l2 （mm）
1106 1105 1105
lp （mm）
23 23 24
lp （mm）
23.33
你怎样证明望远镜物镜镜框内径就是入社光瞳 D？ 答：可认为遮挡物镜边缘，观察到平行光管所成像也减小，说明期限制了成 像光束孔径，为孔径光阑。
天津大学本科生实验报告
课程名称：工程光学
实验三 一、 实验目的
姓名：
望远镜系统的测量
学号：
学院：精仪学院
专业：测控技术与仪器
年级：
成绩：
4. 望远镜放大率的测量 望远镜喜用放大率即为可视放大率，由几何光学
深圳大学 望远系统的搭建和参数测量
（3-1）
由此可见，望远镜的视觉放大率 等于物镜和目镜焦距之比。若要提高望远镜 的视觉放大率，可增大物镜的焦距或减小目镜的焦距。 当用望远镜观测近处物体时， 其成像的光路图可用图 3-2 来表示。 图中 l1 、l1 和
分别为透镜 Lo 和 Le 成像时的物距和像距， 是物镜和目镜焦点之间的距离， l2 、l2
l
1
fl f l
' o 1 ' o
1
l
2
fl f l
' ' e 2 ' e 2
为了把放大的虚像 y3 与物体 y1 直接比较，必须使 y3 和 y1 处于同一平面内，即
要求 l2
l l l
1 1
2
。同时引入望远镜镜筒长度 l
l l
1
2
，并利用 l1 和 l 2 两个
表达式，得
l1 l f e' f o' l1l2 ' ' l1l2 l1 f o f e
（3-3）
l 和 l1 后， 在测出 f o 、f e 、 由式 （4-3） 可算出望远镜的放大率。 显然当物距 l1 f o
时，因式(4-3)中括号内的量接近于 1，式（4-3）变回式（4-1） 。 望远镜的分辨本领用它的最小分辨角来表示。由光的衍射理论，按瑞利判断 可知：
五、实验数据记录：
组号：__________________ 内容一：
姓名：___ ___________
f 0= 150.0mm 测量次数 1 2 3 4 5 L（mm） L＇ （mm）
(光学测量技术)第5章光学系统特性参数的测量
第5章 光学系统特性参数的测量
图 5.8 平行光管测量视差
第5章 光学系统特性参数的测量 平行光管分划面的视差公差带的间隔为 式中: ε 为待测系统允许的视差角，单位为分;f‘c 为平行光管 物镜的焦距。 测量时，先调待测系统，使之与平行光管的光轴重合， 然后人眼沿出瞳面摆动，检测待测系统的分划像相对平行光 管分划像间最大错动量是否超差。
式中， f '0 为视度筒物镜的焦距。
第5章 光学系统特性参数的测量 根据式(5－4 )可以刻制视度筒上的视度分划线。 测量时，调节视度筒目镜视度直至分划面最清楚。将待 测系统的视度分划对到所要检测的标记处，并将待测系统放 在平行光管和视度筒中间，视度筒物镜大致放在待测系统的 出瞳处，调三者大致共轴，再轴向移动视度物镜，直到平行 光管分划像与视度筒的分划清晰无视差地轴向重合，此时视 度筒的读数与标记之差即为待测系统视度的装定误差。
第5章 光学系统特性参数的测量
图 5.2 目镜视度调节
第5章 光学系统特性参数的测量 由牛顿公式有
将 L 换算成视度，得
第5章 光学系统特性参数的测量 对于无分划板的望远系统，也可以用移动物镜的方法来 实现视度调节。物镜移动量 Δ与望远系统视度间的关系同样 由式(5－3 )决定。 视度检验是指目镜视度分划调节到某示值时，检测其视 度装定误差是否在规定的公差范围内。对于固定视度的仪器， 其视度装定在 -0.5~-1 屈光度。
第5章 光学系统特性参数的测量 二、 望远系统视差的测量方法 1. 平行光管法 平行光管法也叫视差角检测法或摆头法，其检测装置由 平行光管、待测系统支座和底座组成。该仪器适于批量检测， 其检测原理如图 5.8 所示。在平行光管的分划板上刻有视差 公差带。若系统存在视差，人眼沿待测系统的出瞳面摆动时， 可发现平行光管的分划像与待测系统的分划像相对错动，离 人眼远的分划像与人眼同向移动，近的则与人眼反向移动。 只要两个像最大错动量不超过公差带，则认为合格。
[实验二]望远系统特性参数的测量
![[实验二]望远系统特性参数的测量](https://img.taocdn.com/s3/m/115894b81a37f111f1855b30.png)
[实验二] 望远系统特性参数的测量一、实验目的通过对望远系统特性参数的实际测量，进一步掌握望远系统的基本成像原理，同时加深对其各参数的理解。
二、实验内容实际测量望远系统的出瞳及出瞳距的大小。
三、实验仪器平行光管、待测望远系统（经纬仪或水平仪）、倍率计等。
四、测量原理对于望远系统来而言，物镜框就是孔径光阑，也为入瞳；物镜框经后面的目镜所成的像即为望远系统的出瞳D′，出瞳′到望远系统目镜最后一面的顶点的距离就是出瞳距离，如P图2－1所示。
图 2－1利用倍率计可以简单而比较精确的测量出出瞳直径及出瞳距。
倍率计的结构原理如图2－2所示，其光学系统是一个低倍的显微镜，物镜的放大率是1倍，目镜是倍，分划板上刻有用来测量出瞳像直径的标尺，其刻划范围为。
此外，显微镜可以在外筒内前后移动，在显微镜筒上有一根长度标尺，刻划范围为，格值为（在外筒上有一窗口可见到此标尺）。
当显微镜在外筒内移动时，标尺可指示出它的位置，以方便的测量出出瞳距。
5.12mm 10mm 80~0mm 1图 2－2五、测量步骤（一）望远系统出瞳直径的测量1、测量前将被测望远系统的目镜视度调整到零，使仪器处于正常工作状态。
2、将平行光管、被测望远系统、倍率计如图2－3依次放置，并调整三者共轴等高。
图2－33、通过倍率计观察望远系统物镜框所成之像，并对出瞳亮斑调焦，从而使被测系统的出瞳在倍率计分划板中心部位上成清晰的像，此时从倍率计分划板上的刻线值即可正确地读出被测系统的出瞳直径的大小。
D′（二）望远系统出瞳距离的测量1、当倍率计调焦在出瞳面上时，从倍率计外筒窗口上也a可以读得一个读数，此读数即为沿轴方向的出瞳面的位置。
12、然后，沿倍率计外筒拉动显微镜，将它调焦在被测系统目镜的最后一个表面顶点上，此时再次记下外筒窗口上的读a p′。
数。
两次读数之差就是被测系统的出瞳距2六、思考1、如何测量望远镜的入瞳及入瞳距？2、为什么大多数望远系统的孔径光阑都是位于物镜上？。
望远镜光学特性参数测量2
四、实验内容和步骤
1．测量望远镜的出瞳直径和出瞳距离 1-标准光阑 2-被测望远镜 3-标准光阑的象 4-测量显微镜 5-导轨
用标准光阑和测量显微镜测量 望远镜放大率
把被测望远镜和测量显微镜均固定在导轨上。
调节测量显微镜，使它调焦在被测仪器目镜后 的光斑（即出瞳）上，通常测量显微镜使用低 倍显微物镜，此时在显微镜中可以见到这个出 瞳的象。利用测微目镜测量出分划板上出瞳象 的大小，将测得的值缩小（显微物镜放大率） 后就是被测望远镜的出瞳直径
望远镜光学特性参数测量装置
视场仪和测量显微镜,望远镜
自准直法调较平行光管
焦距仪测量测量显微镜的物镜倍率
测微目镜
玻罗板
阿贝比长仪测量标准光阑的直径
孔径光阑.视场光阑.出瞳.出瞳距离
物镜框是孔径光阑。这个光学系统的入瞳就是 孔径光阑本身（即物镜框）
限制望远镜所能观察到的视场大小的是分划板 框，所以分划板框是视场光阑。
3．望远镜的视场
望远镜的视场是指人眼通过该仪器所能 见到的物空间的最大范围。
用所能见到的物空间最大范围的边缘向 入瞳中心所引的张角的角度值来表示望 远镜的物方视场
象方视场用象空间的边缘向出瞳中心所 引的张角的角度值来表示
三、实验仪器设备
导轨，被测望远镜，支架，测量显微镜， 标准光阑，平行光管，视场仪，游标卡 尺
孔径光阑经过它的后方所有光学系统（图中是 分划板和目镜）所成的象就是出瞳，
出瞳到目镜最后一个表面的距离就是出瞳距离，
2．望远镜的放大率
望远镜的放大率是指视放大率。
视放大率是指当人眼分别通过望远系统观
察和直接观察同一物体时，在人眼视网膜 上成象的大小之比，即
y y
ttgg
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[实验二] 望远系统特性参数的测量一、实验目的
通过对望远系统特性参数的实际测量，进一步掌握望远系统的基本成像原理，同时加深对其各参数的理解。
二、实验内容
实际测量望远系统的出瞳及出瞳距的大小。
三、实验仪器
平行光管、待测望远系统（经纬仪或水平仪）、倍率计等。
四、测量原理
对于望远系统来而言，物镜框就是孔径光阑，也为入瞳；物镜框经后面的目镜所成的像即为望远系统的出瞳D′，出瞳
′
到望远系统目镜最后一面的顶点的距离就是出瞳距离，如
P
图2－1所示。
图 2－1
利用倍率计可以简单而比较精确的测量出出瞳直径及出瞳距。
倍率计的结构原理如图2－2所示，其光学系统是一个低倍的显微镜，物镜的放大率是1倍，目镜是倍，分划板上刻有用来测量出瞳像直径的标尺，其刻划范围为。
此外，显微镜可以在外筒内前后移动，在显微镜筒上有一根长度标尺，刻划范围为，格值为（在外筒上有一窗口可见到此标尺）。
当显微镜在外筒内移动时，标尺可指示出它的位置，以方便的测量出出瞳距。
5.12mm 10mm 80~0mm 1
图 2－2
五、测量步骤
（一）望远系统出瞳直径的测量
1、测量前将被测望远系统的目镜视度调整到零，使仪器处于正常工作状态。
2、将平行光管、被测望远系统、倍率计如图2－3依次放置，并调整三者共轴等高。
图2－3
3、通过倍率计观察望远系统物镜框所成之像，并对出瞳亮斑调焦，从而使被测系统的出瞳在倍率计分划板中心部位上成清晰的像，此时从倍率计分划板上的刻线值即可正确地读出被测系统的出瞳直径的大小。
D′
（二）望远系统出瞳距离的测量
1、当倍率计调焦在出瞳面上时，从倍率计外筒窗口上也
a
可以读得一个读数，此读数即为沿轴方向的出瞳面的位置。
1
2、然后，沿倍率计外筒拉动显微镜，将它调焦在被测系统目镜的最后一个表面顶点上，此时再次记下外筒窗口上的读
a p′。
数。
两次读数之差就是被测系统的出瞳距
2
六、思考
1、如何测量望远镜的入瞳及入瞳距？
2、为什么大多数望远系统的孔径光阑都是位于物镜上？。