9平行光管的调节和使用135
试验一平行光管调校
实验一 平行光管调校一． 实验目的1. 了解平行光管的结构及工作原理，掌握平行光管的调整方法。
2. 了解利用自准直法、五角棱镜法调校平行光管的原理，并熟练掌握它们的调校方法。
3. 分析自准直法、五角棱镜法的调校误差，并比较这两种方法的优缺点。
二． 测量原理和方法平行光管是最基本的测试设备，用来提供无限远的目标或给出一束平行光。
其外貌如图1所示。
平行光管使用时，因测试的需要，常常要换上不同的分划板（平行光管常用分划板如图2所示），每次更换后都必需对平行光管进行调校。
包括两个方面的调校，1.纵向调校，其目的是使平行光管分化板的刻线面准确地调整到平行光管物镜的焦面位置上。
2.横向调校，其目的是调整十字分划板中心在平行光管主光轴上。
图 1 平行光管外貌1. 纵向调校。
调整分划板座的中心使其位于平行光管的主光轴上，且使分划板严格位于物镜的焦平面上。
实现该调校方法很多，这里只介绍最常见的两种方法：自准直法和五角棱镜法。
（1）自准直法将待调校的平行光管的分划板座上装上一十字分划板，并在该分划板后面配置一自准直目镜，这时由平行光管和自准直目镜一起构成自准直望远镜。
调校时，在平行光管物镜前放置一个平面度良好的平面反射镜，如图3所示。
人眼通过自准直目镜观察分划板和由平面镜反射回来的分划板的像，当人眼判断分划板和分划板的像在纵向（即平行光管的分划板图2十字分划板)(a 号鉴别率板2)(b 玻罗板)(e 号鉴别率板3)(c 星点板)(d 插头变压器 照明灯座 分划板调节螺钉 镜管底座 十字旋手 物镜组 .8.7.6.5.4.3.2.1光轴方向）一致时，则认为平行光管已调校好。
4-平行光管分划板 5-自准直目镜（2）五角棱镜法不同方向入射的光线，经五角棱镜后，其出射光线相对于入射光线转折90°。
五角棱镜法即是利用这一特点对平行光管进行调校的，调校原理如图4所示。
将五角棱镜放置在平行光管物镜前的工作台上，五角棱镜可在工作台上平滑地移动。
工程光学实验 平行光管的调节与使用11光电专用
实验项目 平行光管的调节与使用[实验目的]1、了解平行光管的结构原理，并掌握平行光管的调整方法。
2、掌握平行光管的使用方法，测定透镜的分辨率及透镜的焦距。
[实验仪器]①CPG-550平行光管及其附件（含灯源及其变压器、平面反射镜）； ②分划板组（十字叉丝分划板、玻罗板、分辨率板、星点板）； ③读数测微目镜（高斯型）；（④被测透镜。
[实验内容及步骤] 一、平行光管的调节（1）用自准直法调节平行光管发出平行光（无视差） a)调节目镜.使在目镜能清晰观察到十字分划板叉丝。
b)调节平面反射镜，使平行光管的出射光反射回到平行光管内。
c)细心调节分划板前后位置，使目镜能同时清楚地看到十字丝和它反射回来的十字叉丝像，并调节平面反射镜的垂直和水平调节螺丝，使叉丝物像重合，切武视差，此时分划板已处于F 焦面位置，平行光管发出平行光。
注意：分划板可更换，中心点可调，前后位置可调，mm f 550='物。
（2）使十字分划板中心点再平行光管的光轴上a)松开平行光管的十字螺钉，将平行光管沿管轴旋转180º，如发现分划板叉丝物像不重合，说明叉丝中心与管轴还有偏离，此时可分别调节平面反射镜及分划板中心的位置，两者各调一半，使叉丝物像重合（半角调节法）。
b ）反复以上调节，使得转动平行光管时叉丝物像重合。
二、精确测定凸透镜的焦距（十字分划板→玻罗板）（1）原理：l f B O y 平'=2，l f A O y x '='1 ∴ 平f f y y x ''='，y y f f x ''='平只要测出y ',将y 、平f '代入以上公式，即可求出x f '。
（2）玻罗板：注意：a)测微鼓单向移动，避免回程差；b ）x f f '>'2平dd f f x ''='平三、测凸透镜的分辨本领，即最小分辨角（1）玻罗板更换为分辨率板（3号）：每单元由4组刻纹，共25个单元。
平行光管的调节与应用课堂PPT
实验仪器
5W-F550型平行光管的结构图
测微目镜
分划板
实验仪器
(一)平行光管 平行光管主要是用来产生平行光束的光学仪器，是装校和调整其他光学系统的重要工具之一 ，也是光学度量仪器的重要组成部分。若配用不同的分划板，并选用读数显微镜或测微目镜 ，可以测定光学系统的焦距、分辨率及其成像质量。光源发出的光经聚光镜会聚与分光板反射后均匀照亮分划板。当分划板位于物镜的焦面上时，分划板的像在物镜像空间的无穷远处 ，即由平行光管发出的光是平行光束。
式中 f 1’为被测透镜焦距， f ’为平行光管焦距实测值（贴于平行光管管壁上，单位毫米）, h为玻罗板上所选用线距实测值(实验中为名义值)，h’1 为玻罗板线对像的线间距(测量值)。
1.玻罗板 2.平行光管物镜 3.被测凸透镜 4.测微目镜
实验原理 -----透镜焦距测量
光路图演示
实验目的和教学要求
了解平行光管的结构，掌握平行光管的调节方法。 学习使用平行光管测定薄透镜的焦距。 了解分辨率的概念，利用平行光管测量透镜的分辨本领；
如图示，选用测微目镜，使被测透镜焦平面上所成玻罗板的像也在测微目镜的焦平面上，便可测量。 因为 所以
实验原理 -----透镜焦距测量
10 5 0
4.059mm
70 75 80
5 10
3.737mm
双基准线，测量时，此线夹住待测刻线时读数，整数位在视野中读取，小数位在鼓轮上读取
竖线为基准线，测量时，竖线对准读数，数值均在鼓轮上读取。注意：整数位是反的。
实验仪器
测微目镜注意事项： (1) 测量时，鼓轮应沿同一方向旋转，不得中途反向，以避免空程误差。 (2) 被测量物的线度方向必须与基准线方向平行，否则会引入系统误差。 (3) 被测量物的像与基准线重合，不能存在视差 (4) 虽然测微目镜测量范围为0～10mm，但一般测量应尽量控制在1～9mm范围内进行，以保护测微装置的准确度，切忌读出负值。 (5) 零点修正值的存在，注意整数位的读法。
平行光管调节及使用(1)
实验十一 平行光管的调整及使用实验目的 :１．了解平行光管的结构及工作原理，掌握平行光管的调整方法。
２．学会用平行光管测量凸透镜的焦距。
３．会用平行光管测定鉴别率。
实验仪器 ：平行光管，平面反射镜，平行光管分划板，测微目镜，凸透镜等。
平行光管的结构平行光管是产生平行光束的装置，其外形如图5－11－1所示。
当调试好平行光的1.物镜组 5.分划板调节螺钉2.十字旋手3.底座4.镜管 6.照明灯座 7.变压器图5 —11－１十字分划板的中心与平行光管的主光轴共轴以后，先拆下高斯目镜光源，再拆下十字 分划板，换上玻罗板、鉴别率板等，接上如图5－11－2所示的直筒式光源，但是直筒光源上拆下来的。
由于分划 板放在平行光管物镜的焦平 板的毛玻璃上，所以，分划 板上各种划痕，以及毛玻璃 上所散射出来的光，通过物镜的折射以后，都成为平行光。
平行光管是装、校、调整光学仪器的重要工具之一， 也是光学量度仪器中的重要组成部分，配用不同的分划板，与测微目镜（或显微镜系 统），可以测定透镜或透镜组的焦距、鉴别率及其它成像质量。
为了保证检查或测量 精度，被检透镜组的焦距最好不大于平行光管物镜焦距的二分之一（其物镜焦距我们 经常说成是平行光管的焦距）。
式光源中的小灯泡是从高斯1 2 3 4面上，且有灯光照射在分划 1.物镜 2.分化板 3.毛玻璃 4.光源图5 — 11 — 212 34 567平行光管的型号很多，常见的有CPG550型、CTT5.5型，下面主要以CPG550为例介绍平行光管的构造，１．CPG550型平行光管主要规格（１）物镜焦距f'：550毫米（名义值），使用时按出厂的实测值。
（２）物镜口径D：55毫米。
（3）高斯目镜：焦距f'为44毫米，放大倍数为5.7×。
２．分划板(a)十字分划板(b)2号鉴别率板(c)3号鉴别率板(d)星点板(e)玻罗板图5—11－３CPG550型平行光管有5种分划板，如图5－11－3所示。
试验一平行光管调校
实验一 平行光管调校一． 实验目的1. 了解平行光管的结构及工作原理，掌握平行光管的调整方法。
2. 了解利用自准直法、五角棱镜法调校平行光管的原理，并熟练掌握它们的调校方法。
3. 分析自准直法、五角棱镜法的调校误差，并比较这两种方法的优缺点。
二． 测量原理和方法平行光管是最基本的测试设备，用来提供无限远的目标或给出一束平行光。
其外貌如图1所示。
平行光管使用时，因测试的需要，常常要换上不同的分划板（平行光管常用分划板如图2所示），每次更换后都必需对平行光管进行调校。
包括两个方面的调校，1.纵向调校，其目的是使平行光管分化板的刻线面准确地调整到平行光管物镜的焦面位置上。
2.横向调校，其目的是调整十字分划板中心在平行光管主光轴上。
图 1 平行光管外貌1. 纵向调校。
调整分划板座的中心使其位于平行光管的主光轴上，且使分划板严格位于物镜的焦平面上。
实现该调校方法很多，这里只介绍最常见的两种方法：自准直法和五角棱镜法。
（1）自准直法将待调校的平行光管的分划板座上装上一十字分划板，并在该分划板后面配置一自准直目镜，这时由平行光管和自准直目镜一起构成自准直望远镜。
调校时，在平行光管物镜前放置一个平面度良好的平面反射镜，如图3所示。
人眼通过自准直目镜观察分划板和由平面镜反射回来的分划板的像，当人眼判断分划板和分划板的像在纵向（即平行光管的分划板图2十字分划板)(a 号鉴别率板2)(b 玻罗板)(e 号鉴别率板3)(c 星点板)(d 插头变压器 照明灯座 分划板调节螺钉 镜管底座 十字旋手 物镜组 .8.7.6.5.4.3.2.1光轴方向）一致时，则认为平行光管已调校好。
4-平行光管分划板 5-自准直目镜（2）五角棱镜法不同方向入射的光线，经五角棱镜后，其出射光线相对于入射光线转折90°。
五角棱镜法即是利用这一特点对平行光管进行调校的，调校原理如图4所示。
将五角棱镜放置在平行光管物镜前的工作台上，五角棱镜可在工作台上平滑地移动。
5实验 平行光管的调整和使用
实验五 平行光管的调整和使用一、实验目的1、 了解平行光管的结构、掌握平行光管的调整方法。
2、 使用平行光管测量透镜焦距。
二、实验仪器550型平行光管（准直管），可调式平面反射镜，分划板（玻罗板），测微目镜，待测透镜三、实验原理1、平行光管的结构2、 测量原理准直管是一种能发射平行光束的精密光学仪器，有一个质量优良的准直物镜，其焦距的数值是经过精确测定的。
光源发出的光，经分光镜反射后，照亮分划板，利用平面反射镜和目镜，应用自准直原理可将分划板准确定位在物镜的焦面上，其光路图如下图2所示。
从图中几何关系看出，测量表达式为：y y f f x''⋅= 已知f=550mm ，由此可知只需测出y 和y ’的值即可。
四、实验步骤1、 调节准直管（1） 将准主管面对平面反射镜，使玻罗板的刻线对位于垂直方向。
（2） 调节目镜，使目镜中能清楚地看到玻罗板上地刻线对。
（3） 调节平面反射镜，使由准主管射出地光束重新返回准主管。
（4） 细心调节分划板座地前后位置，使目镜中能同时清楚地看到刻线对和它反射回来地像，这时玻罗板已基本调节在物镜的焦平面上。
图2 平行光管测透镜焦距光路图（5）调节平面反射镜的铅直和水平调节螺旋，使玻罗板上刻线对物、像重合，且无视差，这时玻罗板已和物镜的焦平面严格共面。
（6）松开准主管座上的十字螺钉，将准主管绕光轴转过180度，如发现玻罗板上刻线对不再重合，说明玻罗板中心同光轴还有些偏离。
（7）分别调节平面反射镜及分划板中心调节螺旋，两者各调节一半，使玻罗板上刻线对物、像重合。
（8）重复步骤（6）、（7），反复调节，直到转动准主管时，刻线对的物和像始终重合，至此，准主管已调节完毕。
2、测定透镜的焦距(1) 如图放置好准直管，待测透镜及测微目镜，调节同轴、等高；(2) 沿光轴前后移动透镜，使在测微目镜中看到清晰的玻罗板像；(3) 用测微目镜测出玻罗板的像上各线对的间距y‘，重复几次，取平均值；（已知：y1=1mm，y2=2mm，y3=4mm，y4=10mm，y5=20mm）(4) 以y‘和y及准直管物镜焦距f‘=550mm代入测量公式，计算出待侧透镜的焦距。
平行光管的调节和使用实验报告
平行光管的调节和使用实验报告一、引言平行光管是一种常用的光学实验仪器，用于产生平行光束。
在许多光学实验和光学设备中，平行光束的使用至关重要。
本实验旨在研究平行光管的调节和使用方法，以及对光束的影响。
二、实验步骤1. 准备实验所需材料：平行光管、光源、反射镜、透镜等。
2. 将光源放置在适当的位置，并对其进行调节，保证光线稳定。
3. 将平行光管放置在光源前方，调节其位置，使光线能够通过光管。
4. 调节平行光管的角度，使光线尽可能地平行。
5. 在平行光管的出口处放置反射镜，反射光线使其方向与入射光线平行。
6. 在反射镜的一侧放置透镜，调节透镜位置和焦距，使光线经过透镜后能够聚焦成平行光束。
三、实验结果通过对平行光管的调节和使用，我们成功地产生了平行光束。
通过调节光源位置和角度，我们可以控制光线的入射方向和角度。
通过反射镜和透镜的使用，我们能够使光线保持平行，并且可以调节光线的聚焦程度。
四、实验讨论1. 光源的稳定性对实验结果有重要影响。
如果光源不稳定或者存在明显的闪烁，会导致产生的光束不够平行。
2. 平行光管的角度调节是关键步骤之一。
如果角度调节不准确，会导致光束的方向不平行。
3. 反射镜和透镜的使用可以进一步改善光束的平行性和聚焦效果。
透镜的选择和调节需要根据实际需求进行。
五、实验应用平行光管广泛应用于光学实验和光学设备中。
在显微镜、望远镜等光学仪器中，平行光管可以使光线在光学系统中传输更加稳定和精确。
在激光技术中，平行光管可以用于整形光束，使其成为平行光束，提高激光器的输出功率和质量。
六、实验总结通过本实验，我们学习了平行光管的调节和使用方法，并成功地产生了平行光束。
实验结果表明，光源的稳定性、平行光管的角度调节以及反射镜和透镜的使用对光束的平行性和聚焦效果有重要影响。
平行光管在光学实验和光学设备中具有广泛的应用价值，对光学研究和应用具有重要意义。
七、参考文献[1] 瞿晓星, 王宇, 李明, 等. 平行光管的研究及应用[J]. 中国光学, 2018, 11(1): 64-70.[2] 邓小勇, 张航, 吴江, 等. 平行光管的设计与制作[J]. 中国光学, 2019, 12(3): 409-415.八、附录实验所用材料：平行光管、光源、反射镜、透镜等。
实验十一平行光管的调整及使用
实验十一平行光管的调整及使用一、实验目的1. 了解平行光管的结构、原理和调整方法；2. 掌握使用平行光管测量物体的长、宽、高，及角度等参数的方法。
二、实验原理平行光管又称为追光器，是一种用于投影、测量的光学仪器，通过平行光束的投射使被测物投影到屏幕上，从而测量物体的长、宽、高和角度等参数。
平行光管主要由发光体、物镜、平台、接触轮等部分组成，其中，发光体产生平行光束，物镜使光束垂直投射到物体表面，平台和接触轮保证了物体在同一平面上的测量。
调整好的平行光管，可以投射出非常纯净、明亮、均匀并没有“翘尾巴”的平行光。
三、实验器材平行光管、直尺、标尺、图钉、白纸、测角器。
四、实验步骤1. 开启平行光管电源，调节发光体的亮度，使平行光管发出明亮的光线；2. 将平行光管放在平稳的桌面上，调整光管的高度，使光线垂直向下照射；3. 参照平行光管安装说明书，安装和调整合适的物镜，请专业人员指导操作；4. 将待测物体放置在平行光管的平台上，与接触轮接触；5. 调整物镜位置，使得光束的最终成像平面足够大，可以容纳整个测量范围；6. 调整物镜的焦距和位置，使得光束垂直投射到物体表面；7. 在屏幕上固定一张白纸，在白纸上钉上几个图钉，并沿着待测物体的四周方向，用直尺或标尺测量物体的长、宽、高等参数；8. 使用测角器测量物体的角度等参数；9. 完成测量后，关闭平行光管电源，清理仪器和工作环境，正确认识仪器和配件的使用与维护。
五、实验注意事项1. 实验过程中，必须认真仔细，小心操作，避免意外事故的发生；2. 使用平行光管前，应仔细读取并遵守厂家的安装、调整、使用和维护规定；3. 仪器的磨损度、光管的清洁度、物镜的调整程度等，都会对测量结果产生直接的影响，应加以重视；4. 操作人员必须具备一定的专业知识和技能，不得擅自拆卸和修理仪器；5. 仪器在使用过程中，应避免与其它光学仪器和强电器具放在同一位置，以免产生干扰。
六、结论通过本实验，我们了解了平行光管的结构、原理和调整方法，并掌握了使用平行光管测量物体的长、宽、高及角度等参数的方法。
平行光管的调节与利用
§ 平行光管的调节与利用目的1．了解平行光管的构造及原理; 2．掌握平行光管的调节方法;3．学会利用平行光管测量透镜焦距及分辨率的方式. 仪器及用具550型平行光管、可调式平面反射镜、分划板一套(包括十字分划板、玻罗板、分辨率板和星点板)、测微目镜及待测透镜.实验原理一、平行光管的结构平行光管主如果用来产生平行光束的,它是校验和调整光学仪器的重要工具,也是重要的光学量度仪器.若配用不同的分划板及测微目镜或读数显微镜,可测定和查验透镜或透镜组的焦距、分辨率及其成像质量．实验室中常常利用的CPG －550型平行光管,附有高斯目镜和可调式平面反射镜,其光路图如图所示. 由光源发出的光,经分光板后照亮分划板,而分划板被调节在物镜的焦平面上.因此,分划板的像将成于无穷远,即平行光管发出的是平行光束,可用高斯目镜按照自准直原理来查验.二、平行光管的规格及附件1．平行光管:焦距f '为550mm (名义值),使历时按实测值.口径D =55mm ,相对孔径D : f '=1:10.2．高斯目镜:焦距为44mm ,放大倍率.3．分划板:图(a )为十字分划板,其作用是用来调焦和光路共轴的.图(b )为玻罗板,它与测微目镜或显微镜组组合,用来测定透镜或透镜组的焦距. 玻罗板的玻璃基板上,用真空镀膜的方式镀有五组线对,各组线对之间距离的名义值别离为;;;和,使历时应以出厂的实测值为准.图(c)为分辨率板,该板有两种(２号、3号),能够用来查验物镜和物镜组件的分辨率,板上有25个图案单元,对于2号板,从第1单元到第25单元每单元条纹宽度由20μ递减至5μ,而3号板则由40μ递减至10μ.图(d)为星点板,星点直径,通过光学系统后产生该星点的衍射花样,按照花腔的形状能够定性检查系统成像质量的好坏.实验内容一、平行光管的调节为了正确利用平行光管和确保平行光管的出射光线严格平行,必需在利用前对平行光管进行调节.7图 1.可调式反射镜;2.物镜;3.分划板;4.光阑;5.分光板; 6.目镜;7.出射光瞳;8.聚光镜;9.光源;10.十字螺钉.(a) (b)(c) (d) 图 分划板(一)调节要求1．使十字分划板严格处于物镜的焦平面上.2．使十字分划板十字线中心同平行光管的光轴相重合. (二)调节步骤1．将仪器按图所示放置.2．调节目镜,使在目镜中能清楚地观察到十字分划板的十字线.3．调节平面反射镜,使平行光管射出的光束返回平行光管,即在目镜视场中能见到十字叉丝的反射像且与物像重合.4．细心调节分划板座的前后位置,在目镜中不仅能同时清楚地看到十字线而且与反射回来的像无视差.这时分划板已大体调整在物镜的焦平面上了.(为何?)5．松开平行光管的十字螺钉,将平行光管绕光轴转过180度,若分划板十字线的物与像不重合,这说明十字线中心同光轴不重合.6．别离调节平面反射镜及分划板座中心调节螺钉,二者各调一半,使分划板十字线的物与像重合.7．重复步骤5和6,反复调节直到转动平行光管时,十字线的物与像始终重合.至此,平行光管已调节完毕.二、测定透镜的焦距 (一)原理若是平行光管已调节好,并使玻罗板位于物镜L 的焦平面上,那么,从玻罗板出射的光,经物镜L 后变成平行光,平行光通过待测透镜L x 后,将在L x 的第二焦平面F '上集聚成像,其光路如图所示,因此玻罗板上的线对必然成像于F '面上.由图能够取得待测透镜的焦距为式中y 是玻罗板上所选用线对间距的实测值,y '是玻罗板上对应像的间距的实测值,f '是平行光管物镜第二焦距的实测值.(二)步骤1．将平行光管中的分划板换成玻罗板,并调节使之位于平行光管物镜的焦平面上.按图放置好平行光管、待测透镜及测微目镜,并使之共轴,测微目镜放在待测透镜第二焦平面周围.2．沿光轴前后移动透镜,使在测微目镜中看到清楚的玻罗板线对的像.3．选用玻罗板上的不同线对,用测微目镜测出玻罗板线对像的间距y ' ,重复三次,取平均值,计算待测透镜的焦距.三、测透镜的分辨率 (一)原理分辨率(或分辨本领)是指光学系统能够分辨细微结构的能力,它是光学系统成像质量的综合性指标.依照几何光学的原理,任何靠近的两个物点,经光学系统后所成的像也应该是两个“点”.但这是不可能的,因为即便光学系统无像差,由于光的衍射作用,一个物点的像再也不是一个“点”，而是一组衍射花腔.按照衍射理论,一个透镜的分辨率用它能够分辨两组衍射花腔的最小角距离θ表示.若D 为透镜孔径,λ为光波波长,则最小角距离θ为)124.2(-''-='y y f fx 图-y '' 图）（（秒）弧度）224.2140(22.1-==DD λθ如图所示,若将分辨率板置于平行光管的物镜焦平面上,那么,在待测透镜的第二焦平面周围,将取得分辨率板的像.用测微目镜观察此像,待测透镜的质量越高,观察到的能分辨的单元号码就越高,找出分辨率板上刚能分辨的单元号码,然后按下式计算透镜可分辨的最小角距离式中2a 为相邻两条刻线的间距,a 为刻纹宽度(单位毫米,由附表能够查得), f '为平行光管焦距的实测值．(二)测量分辨率的方式1．如图所示,安排好仪器,将玻罗板换3号分辨率板.2．调节各光学元件,使之共轴,并将测微目镜放置在待镜的第二焦平面周围.3．沿光轴前后移动透镜,使测微目镜中能够看到分辨率板的像,并读出分辨率板上刚能被分辨的单元号码.查阅附表,计算出θ.4．测出透镜的孔径D ,由式计算θ与由式测得的θ进行比较(取λ=. 试探题1．平行光管是如何产生平行光束的? 2．平行光管调节的具体要求是什么?附表 分辨率板条纹宽度及最小分辨角(3号分辨率板)）（秒）324.2(2062652-'=f a θ。
平行光管的调整和使用
3—5 平行光管的调整和使用几何光学的理论指出：位于正透镜焦平面上的点光源，发出的光经透镜后成为一束平行光。
根据这个原理，平行光管把分划板置于物镜的焦平面上，则分划板上每个点投回物镜的光，经物镜后都成为平行光束，即分划板成象在无穷远处，如图3—5—1所示。
平行光管主要是用来产生平行光束的仪器。
它是装校和调整光学仪器的重要工具之一，也是重要的光学量度仪器。
配有不同的分划板、测微目镜或读数显微镜系统，则可测定透镜或透镜组的焦距、分辨率及其成像质量。
本实验旨在了解平行光管的结构原理；掌握平行光管的调整和使用方法；测定透镜的焦距、分辨率及玻璃基板的平行度。
一、[实验仪器]550型平行光管一套、可调式平面反射镜（附件）、分划板一套（附件，其中包括十字叉丝分划板、玻璃、分辨率板、星点板各一块）、读数显微镜、待测透镜及平面玻璃基板各一块。
二、[实验原理]实验室中常用的国产CPG-550型平行光管附有高斯目镜和调整式平面反射镜。
其光路结构如图3—5—2所示1.可调式反射镜；2.物镜；3.分划板；4.光阑；5.分光板；6.目镜；7.出射光瞳；8.聚光镜；9.光源；10.十字螺钉图3—5—1550型平行光管的主要技术规格及附件如下： 1．平行光管：焦距550='f mm （名义值），使用时按实测值。
口径55=D mm 。
相对孔径101='f D。
2．高斯目镜：焦距44='f mm ，放大倍数5.7倍。
3．分划板：除了十字叉丝分划板（如图3—5—3（a ））外，还有其它形式分划板可以根据测量内容的不同而更换使用。
（1）分辨率板：分2号和3号两种。
板上有25个单元图案，对于2号板，从第一单元到第25单元，条纹宽度由μ20递减到5μ，而3号板则由40μ递减至10μ（如图3—5—3（b ））。
分辨率板可用于检验物镜和物镜组件的分辨率。
（2）星点板：星点直径为0.05mm ，通过光学系统后产生该星点的衍射花样，根据花样的形状可以定性检查系统成像质量的好坏。
平行光管的调整及使用
4.687
0.01
A
（ xi x）2 n 1
U x 2A 2B
y1 x1 x‘1 2.7874.6871.900mm y2 x2 x‘2 3.2604.2190.959mm y3 x3 x‘3 3.5183.9720.454mm
U y1
U2 x1
U 2 x‘1
0.01mm
2650.013mm
Uf3
f3
U （
f
f‘ ’）2 （Uyy33
）2 （Uyy3’ ‘3 ）2
251 （0.9）2 （ 0.01）2 （0.0009）2 552 0.454 0.9986
• 550型平行光管 用测微目镜测出6条波罗板刻线的像的位置，重复6次。
用测微目镜测出6条波罗板刻线的像的位置，重复6次。 学会用平行光管测量凸透镜的焦距。
• 测微目镜，待测透镜及支架 记录平行光管上给出的物镜焦距实测值 f’=552.
学会用平行光管测量凸透镜的焦距。 记录平行光管上给出的物镜焦距实测值 f’=552. 刻线像的位置(Δ仪=0. 调节测微目镜的目镜，看清测微目镜内分划板上的准线和读数；
1
2
3
4
5
6
平均值
ΔA
UX
x1(mm)
2.812
2.791
2.771
2.785
2.787
2.775
2.787
0.01
0.01
x2(mm)
3.281
3.272
3.261
3.251
3.251
3.241
3.260
0.01
0.01
x3(mm)
3.531
3.520
3.531
平行光管的调整及使用
平行光管的调整及使用1．了解平行光管的结构及工作原理。
2．学会用平行光管测量凸透镜的焦距。
3．会用平行光管测定鉴别率。
平行光管，平面反射镜，平行光管分划板，测微目镜，凸透镜，光具座。
平行光管的结构平行光管是产生平行光束的装置，其外形如图4－4－1所示。
当调试好平行光的十字分划板的中心与平行光管的主光轴共轴以后，先拆下高斯目镜光源，再拆下十字分划板，换上玻罗板、鉴别率板等，接上如图4－4－2所示的直筒式光源，但是直筒式光源中的小灯泡是从高斯光源上拆下来的。
由于分划板放在平行光管物镜的焦平面上，且有灯光照射在分划板的毛玻璃上，所以，分划板上各种划痕，以及毛玻璃上所散射出来的光，通过物镜的折射以后，都成为平行光。
平行光管是装、校、调整光学仪器的重要工具之一，也是光学量度仪器中的重要组成部分，配用不同的分划板，与测微目镜（或显微镜系统），可以测定透镜或透镜组的焦距、鉴别率及其它成像质量。
为了保证检查或测量精度，被检透镜组的焦距最好不大于平行光管物镜焦距的二分之一（其物镜焦距我们经常说成是平行光管的焦距）。
1．平行光管主要规格（１）物镜焦距'f：550毫米（名义值），使用时按出厂的实测值。
（２）物镜口径D：55毫米。
（3）高斯目镜：焦距'f为44毫米，放大倍数为5.7×。
十字分划板)(a号鉴别率板2)(b玻罗板)(e３号鉴别率板)(c星点板)(d图4—4—3图4—4—2插头变压器 照明灯座 分划板调节螺钉 镜管底座 十字旋手 物镜组 .8.7.6.5.4.3.2.1图4—4—12．分划板550型平行光管有5种分划板，如图4－4－3所示。
（１）十字分划板：调节平行光管的物镜焦距并将十字分划板的十字心调到平行光管的主光轴上，若拿掉十字分划板换上其它分划板，此分划板的中心也在平行光管的主光轴上。
（２）鉴别率板：可以用来检验透镜和透镜组的鉴别率，板上有25个图案单元，每个图案单元中平行条纹宽度不同，对2号鉴别率板，第1单元到第25单元的条纹宽度由20微米递减至5微米；而对3号鉴别率板25单元，则由40微米递减至10微米。
平行光管的基本原理及使用方法
图 3 分划板的角值刻线
使用之前一般还需要对仪器进行校正 。通过校正要达 到以下要求 :分划板地刻度平面和物镜焦平面相重合 ; 分划板地刻度中心与物镜光轴重合 。
4 平行光管的结构
平行光管按焦距的不同可分为短焦距 、中等焦距 和长焦距平行光管 。这种划分并不是很严格 。我国已 对平行光管的焦距制定了系列标准 ,生产平行光管时 采用了标准的焦距值 。由于焦距的不同 ,使用条件的 不同 ,平行光管采用了不同的结构形式 。 4. 1 直管式平行光管
焦距较短的平行光管常做成直管式 ,形式如图 1 所示 。这种平行光管分划板位置一般为固定的 ,可根 据不同的需要安置各种形式的分划板 ,能满足一般使 用要求 ,便于搬运 。 4. 2 可调视度式平行光管
如图 4 所示 ,视度是指光学仪器出射光束会聚或 发散的程度 。这种平行光管的分划板装在可以动的伸 缩筒一端 ,当分划板位于物镜焦平面时 ,可成像于无限 远 ;离开焦平面时可成像于有限距离处 , 见图 4 ( b) 。 这种平行光管常作为通用仪器的部件 ,其分划板一般 可根据不同需要方便地进行更换 。
1 引 言
根据几何光学原理 ,无限远处的物体经过透镜后 将成像在焦平面上 ;反之 ,从透镜焦平面上发出的光线 经透镜后将成为一束平行光 。如果将一个物体放在透 镜的焦平面上 ,那么它将成像在无限远处 。
图 1 为平行光管的结构原理图 。它由物镜及置于 物镜焦平面上的分划板 ,光源以及为使分划板被均匀 照亮而设置的毛玻璃组成 。
[ 6 ] 彭勇. 大口径平行光管光学设计和容差分析 [J ] . 工程 物理研究院科技年报 ,2003 (1) :2252225.
由于减小Δy 和Δf′总有一定限度 ,所以为了减小Δβ,
可以增加 f′。这 就 是说 , 长 焦 距平 行光 管 的精 度 比
平行光管的调节与使用
HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY物理实验报告实验题目：平行光管的调节与使用姓名：物理实验教学中心实验报告一、实验题目：平行光管的调节与使用二、实验目的：1、了解平行光管的结构，掌握平行光管的调节方法2、学习使用平行光管测量薄透镜的焦距3、学习使用平行光管测量系统的分辨率三、实验仪器：平行光管，高斯目镜、分划板，测微目镜，平面反射镜、凸透镜，光具座，螺丝刀。
四、实验原理（原理图、公式推导和文字说明）：１．用平行光管测量薄凸透镜的焦距图1 平行光管测量薄凸透镜的装置和光路图平行光管测量薄凸透镜的装置和光路图如上图所示。
平行光管光源发出的光照在波罗板上，由于波罗板位于平行光管透镜的焦平面上，因而该光束出射后变成平行光束。
再经过待测透镜，成像在待测透镜的焦平面上。
利用测微目镜，使被测透镜焦平面上所成玻罗板的像也成像在测微目镜的焦平面上，便可测量。
- 1 -- 2 -设平行光管的焦距为'f ，波罗板某线对的间距为h ，待测透镜的焦距为1'f ，1'h 为测微目镜上玻罗板线对的距离，由光路容易看出：'tan f h u = 111'tan f h u '=' 由于1u u '=，所以有 '''11f hh f ⋅=可见，只要测出测微目镜上玻罗板线对的距离，就可以计算出待测透镜的焦距。
２．用平行光管测定分辨率光学系统的分辨率是该系统成像质量的综合性指标，按照几何光学的观点，任何靠近的两个微小物点，经光学系统后成像在像平面上，仍然应是两个“点”像。
事实上，这是不可能的。
即使光学系统无像差，通过光学系统后，波面不受破坏，而根据光的衍射理论，一个物点的像不再是“点”，而是一个衍射花样。
光学系统能够把这种靠得很近的两个衍射花样分辨出来的能力，称为光学系统的分辨率。
根据衍射理论和瑞利准则，仪器的最小分辨角为 αD λ22.1=式中α的单位为弧度，D 为入射光瞳直径，λ为光波波长。
9平行光管的调节和使用135
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 yy 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。
实验十一平行光管的调整及使用
实验十一 平行光管的调整及使用实验目的１．了解平行光管的结构及工作原理，掌握平行光管的调整方法。
２．加强对光具组基点的认识。
３．学会用平行光管测量凸透镜和透镜组的焦距。
４．会用平行光管测定鉴别率。
实验仪器平行光管，平面反射镜，平行光管分划板，测微目镜，凸透镜，透镜组，光具座，螺丝刀。
平行光管的结构平行光管是产生平行光束的装置，其外形如图5－11－1所示。
当调试好平行光的十字分划板的中心与平行光管的主光轴共轴以后，先拆下高斯目镜光源，再拆下十字分划板，换上玻罗板、鉴别率板等，接上如图5－11－2所示的直筒式光源，但是直筒式光源中的小灯泡是从高斯光源上拆下来的。
由于分划板放在平行光管物镜的焦平面上，且有灯光照射在分划板的毛玻璃上，所以，分划板上各种划痕，以及毛玻璃上所散射出来的光，通过物镜的折射以后，都成为平行光。
平行光管是装、校、调整光学仪器的重要工具之一，也是光学量度仪器中的重要组成部分，配用不同的分划板，与测微目镜（或显微镜系统），可以测定透镜或透镜组的焦距、鉴别率及其它成像质量。
为了保证检查或测量精度，被检透镜组的焦距最好不大于平行光管物镜焦距的二分之一（其物镜焦距我们经常说成是平行光管的焦距）。
－１—图115插头变压器 照明灯座 分划板调节螺钉 镜管底座 十字旋手 物镜组 .8.7.6.5.4.3.2.12115——图平行光管的型号很多，常见的有550CPG 型、5.5CTT 型，下面主要以550CPG 为例介绍平行光管的构造，１．550CPG 型平行光管主要规格（１）物镜焦距'f ：550毫米（名义值），使用时按出厂的实测值。
（２）物镜口径D ：55毫米。
（3）高斯目镜：焦距'f 为44毫米，放大倍数为5.7×。
２．分划板550CPG 型平行光管有5种分划板，如图5－11－3所示。
（１）十字分划板：调节平行光管的物镜焦距并将十字分划板的十字心调到平行光管的主光轴上，若拿掉十字分划板换上其它分划板，此分划板的中心也在平行光管的主光轴上。
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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。