透镜组基点的测3

大学物理

设计性试验

透镜组基点的测定

姓名:靳刚

学号：2009263024

专业：物理学类

（指导老师：张玉颖）

透镜组基点的测定

姓名:靳刚专业：物理学类学号：2009263024摘要：本文运用了透镜组基点的特性来用焦距仪和测节器两种方法来测定透

镜组的基点，并且比较两种方法。

关键字：主点，节点，焦点，测微目镜。

1引言：

关于测定透镜组基点的方法很多，而在未知组成透镜组中各透镜的焦距也无法测量各透镜之间间距的情况下，我们可以用焦距仪和测节器来测定透镜组的基点。

2原理：

21基本概念梳理

1.透镜组:两个或两个以上的薄透镜或厚透镜组成的共轴球面系统。

而我们为了描述透镜组的成像规律，需要一些特殊点,即基点；基点包括一对主焦点，一对主点和一对节点。

2.主焦点和主焦面:对于透镜组系统，若平行光束从左方入射到系统中，经透镜组折射后，光束会聚在系统的右方的光轴上的F'点，则F'为像方焦点及第二焦点。

反过来，若平行光束从像方空间入射到透镜组，则在另一侧光束的会聚点F，即为物方焦点或第一主焦点。过焦点做垂直于光轴平面即对应的第一主焦面。

3.主点和主平面:在系统光轴上，在物方空间和像方空间各有一个特殊的平面即系统的第一主平面和第二主平面。

特点:当物体垂直于光轴放置在第一主平面处，则在第二主平面处成一个与物体大小相等的正立实像，即主平面是横向放大率为1的一对共轭平面。

4.节点和节平面：在系统光轴上，在物方空间和像方空间各有一个特殊的平面即系统的第一节平面和第二节平面。

特点：当系统入射的光线（或延长线）通过第一节点N时，则系统出射的光线一定通过第二节点N',并与入射光线平行，即节点是角放大率为1的一对共轭点，通过节点做垂直于光轴平面即为节平面。

22测量原理：（一）用焦距测焦点1测量f'

图一

如图一所示，调节透明毫米刻度尺，已知焦距为f 0的凸透镜Ｌ,待测透镜组，测微目镜共轴后，将毫米刻度尺放在透镜物方焦点处，这样经过透镜之后是平行光，这样平行光线经过透镜组后会会聚在透镜组的像方焦面上，主点到焦面的距离即为焦距。

假设L 为已知焦距f 0的凸透镜,L 0S 0为待测透镜组，其主点（节点）为H、H'(N、N'),焦点为F、F'。当AB（即刻度尺上所选定的两条刻线）放在L 的物方焦点时，它经过L 及L 0S 0将像A'B'成像于L 0S 0的后焦面上。因为AO//A'N';AB//A'B';OB//N'B',所以∆AOB～

∆A'N'B',即AB：f 0

=A'B'：f'

则

AB

B'A'f

'f 0=（1）

当我们用一个读数显微镜R 0M 0来测量像A'B'的大小，代入即可得到f'。2测定F',N'的位置

在透镜组上标定一个参考点Q,如果测微目镜先后观测到Q 和F'处的像时对应的测微

目镜的位置分别是x Q ,x F'。因此焦点到参考点距离即为

'

'F Q x x QF −=(2)

由于焦点到主点的距离为f',所以在画图时由参考点可以确定下F',进而可以确定下N'点。

3测定物方焦点F、物方主点N（H）的位置及焦距f 值

把L 0S 0的入射方向调转过来，以另一方的参考点P 来用上述方法可以测出f 及PF,进而可以确定下物方焦点F、物方主点N（H）的位置。

（二）测节器法测定

图二

(a)

(b)

图三

此法主要是利用节点的性质：如图二所示，当平行入射光线通过物方节点时，则出射光线必定经过像方节点。

若保持入射线在空间方向保持不变，使透镜组绕通过第二节点（像方节点）N'并与光轴垂直的轴（测节器的转轴）旋转某一小角度θ时，如图三将（a）图中的透镜组旋转θ后得到（b 图）所示，则通过第一节点（物方节点）N 的光线已由AN 换成了另一条光线A'N,与A'N 相应的出射光线为N'Q,这有节点性质所决定，N'Q 必然通过第二节点N',比平行于原入射光线。N'Q 空间位置不随系统转动而变化，Q 点无横向移动，仅稍微模糊。若N’点b 不在转轴上时，则N'点必随透镜组旋转而产生横向移动，像点在测微目镜的视野里会出现明显的横向移动。

（三）实验装置及基本操作

实验装置如图四所示，其中L 为已知焦距的凸透镜，L 0S 0为透镜组，N 0S 0为支架，R 0M 0为测微目镜.

1.焦距仪测定：

调节毫米刻度尺，L,00M R 三者共轴。将物AB（即毫米刻度尺）放在L 的焦距处，前后移动00M R ，直到看到刻线清晰的像,在不动00S L 的情况下，移动00M R 观测00S L 上参考点Q，记录此时测微目镜位置x Q 。

把待测透镜旋转°180，以上述方法测出PF。2.测节器法测定：

调节共轴，将参考点Q 点先靠眼力初步调到N 0S 0的转轴上，然后用00M R 观察，当N 0S 0转动时，Q 点在00M R 中的像是否动，如果不动，表明Q 点已调在了转轴上，此时Q 点在00S N 的转轴上，记录测微目镜的位置，可确定下转轴的位置o x ,将'N 移动到转轴上，即当00S N 转动时平行光经00S L 成像''F 没有横向移动，则此时'N o x x =，当测微目镜看到清晰的像时，位置即为'F x ，再调节00M R ，记下看到参考点Q 时00M R 的位置，Q x ，将透镜组旋转180 ，用同样的方法测定。

3数据记录与处理数据记录与处理:

:1测凸透镜的焦距

n

12345）

（cm f 01x (cm)

28.1034.4033.6040.2044.702x (cm)47.4553.9053.1059.8064.200f (cm)

19.35

19.50

19.50

19.00

19.00

19.49