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平行光管的调节和使用

一、焦距仪、平行光管介绍

焦距仪用于测量透镜或透镜组（包括厚透镜）的焦距，精度比较高，是实际工作中常用的测焦距仪器。它还可用来测光学系统物镜的分辨率以及定性检查光学零件的成像质量。

实验室中用的焦距仪主要由平行光管和测微目镜组成，其光学系统的结构如图所示。平行光管内的玻罗板位于平行光管物镜的焦平面上，其上刻有5对平行线。图中标出了每一对平行线的线距标称值(单位为mm)，最外面一对长线的线距为20mm，实验时根据具体情况选用合适的线距进行测量。

测微目镜的结构如图所示。固定分划板上有8个分格，每分格距离为1mm。活动分划板上刻有叉丝，用于对准被测物体。活动分划板和固定分划板相距很近，可以认为两者在同一平面上。鼓轮上刻有100个分格。鼓轮转一圈，活动分划板移动1mm。测量前先调节目镜，看清叉丝。测量时，使被测物成像于分划板上，用叉丝依次对准被测点，测出它们的位置。被测点位置的整数部分由固定分划板上的毫米刻尺读出(有一种测微目镜无固定分划板，但在鼓轮内侧套筒上刻有毫米刻尺)，小数部分由鼓轮上的刻度读出，估读到0.001mm。

有些工厂生产的焦距仪是由平行光管和读数显微镜组成，读数显微镜包括物镜、测微目镜和调节架，使用这种焦距仪时，要考虑到物镜的放大作用对测量的影响。

焦距仪的光路如图所示，由物发出的光经平行光管物镜L 后成为平行光，再经待测透镜

L x 后成像在其焦平面上，所以

f y

y f x ' (1) 式中f 为平行光管物镜的焦距，其数值已标在平行光管上(标称值为550mm)；y 为玻罗板上所选的某一对平行线的线距，其数值也标在平行光管上，单位为mm ；y ’为用测微目镜测得

的同一对平行线的像的距离；f x为待测凸透镜的焦距。

操作要点及注意事项：

(1)凭眼睛观察粗调平行光管、待测透镜和测微目镜，使三者共轴，并使光轴平行于光具座导轨。

(2)为减少误差，从目镜中看到的被测的一对平行线的像应位于视场中央，并且该被测像与活动分划板上的叉丝之间应无视差。测量时要注意消除测微目镜的空程。

(3)焦距仪的平行光管应调整到发出平行光且光轴与导轨平行。

二、平行光管的调整

平行光管在安装后需要对视差进行校准，对平行光管的光轴进行调节。在以后的使用过程中通常是不进行调节的，除非进行了拆装、搬动、运输等。

视差校准

平行光管是产生平行光的一种工具，它有一个基本标准，即安装在物镜焦平面上的分划板，这个分划板可以是星点板、分辨率板、玻罗板、十字线板等多种形式。安装后应调整分划板的位置，使之与物镜焦平面重合，使无限远的物经平行光管物镜所成的像在分划板上，观察者的眼睛横向移动时，无限远的物成的像与分划板叉丝之间没有相对移动，即没有视差。这就是所谓视差校准。

视差校准的具体方法有很多种，其基本原理类似，我们以自准直法说明视差校准的方法。

换用高斯目镜，以便观察位于物镜前的平面反射镜反射回来的分划板的像。调节目镜，使观察到的分划板上的刻线清晰，调节平面反射镜，使反射回来的分划板刻线的像在刻线左近，眼睛作横向移动，观察分划板刻线与其像之间有无视差。若无视差，说明平行光管分划板支座位置在物镜的焦平面上，不必进行调整。若有视差，调整分划板支座位置，使分划板刻线与其像之间有无视差。此过程使用的分划板建议用十字线板或玻罗板。

光轴调整

平行光管光轴的调整包括两个方面，一是平行光管自身的光轴与其机械轴重合，二是平行光管光轴与测量时的光具座的方向平行。

光轴调整也有很多方法，常用的如望远镜成像法或透镜成像法，原理类似，以望远镜成像法为例，其余调整方法同学们可以自己设计。

装配完成无视差的平行光管，在光具组座上安装一个望远镜，目测粗调，使望远镜和平行光管的光轴在一直线上。在望远镜中观察分划板十字线的像的中心是否在望远镜分划线的中心，如有必要，须松开平行光管底座螺丝，调整平行光管的机械轴线方向。前后移动望远镜，调整望远镜轴线及平行光管轴线，使各个位置时分划板十字线的像的中心在望远镜的中心。

固定望远镜在某一位置，松开平行光管旋转固紧螺丝，沿轴线缓缓旋转平行光管，观察两者中心是否有相对移动。若有相对移动，利用平行光管上的分划板横向位置调节螺钉，调节分划板中心位置，使在转动平行光管时，两者中心无相对移动，调整即达到要求。

三、利用平行光管进行测量

1．透镜焦距的测量

平行光管的分划板使用玻罗板，其上的刻线具有确定的距离。在式（1）中，y选玻罗

板上某一对线之间的距离，y’使用测微读数目镜测量。

2．透镜有效直径测量

使用焦距仪提供的显微镜进行测量。这个显微镜安装在可随底座前后移动的拖板上，拖板可以绕底座轴在一定范围内左右摆动，显微镜可以在拖板上左右或前后移动。

测量时，前后（纵向）移动显微镜，使之透镜的边缘像清晰。左右移动显微镜，对准透镜的一个边缘，在横向拖板上读出其位置；将显微镜横向移动，对准透镜像的另一边缘，再读一个位置。二位置之间即透镜的有效直径。

3．透镜或光学系统鉴别率（分辨率）的测量

平行光管的分划板使用鉴别率板。鉴别率板上有25个图案单元，每个图案单元由方向不同的4组直线平行条纹组成，各个图案单元的条纹宽度不同，每个图案单元内的4组条纹是等间距的。鉴别率板有2号、3号鉴别率板两种，其各个单元的条纹宽度和条纹数如下表所示，其条纹宽度的单位是微米。

找到可以分辨的单元号，可以用下表的数据及平行光管的焦距换算出被检测的光学系统的角分辨率或线分辨本领（可分辨的单位长度上的线对数，即每毫米可分辨的条纹数）。

4．光学系统基点测量

使用测节器，将光学系统安置在测节器上，可以测得相应光学系统的焦点、主点、节点。

四、实验内容

1．调整平行光管

2．测量透镜（组）的焦距、横向放大率

3．测量透镜（组）的分辨率，分别用角分辨率和线分辨本领表示

4．测定光学系统的基点