平行光管的调节与应用

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。
10 5 10 5 0
70 75 80
4.059mm （a）
3.737mm （b）
实验仪器
(1) 测量时，鼓轮应沿同一方向旋转，不得中途反向，以避免空
(2) 被测量物的线度方向必须与基准பைடு நூலகம்方向平行，否则会引入系
(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。
f’
f 1’
实验原理 -----透镜的分辨率
(a)
(b)
(c)
分辨率与瑞利判据
光学系统的鉴别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 为光学系统的鉴别率。 瑞利提出了一个判据：如果一个物点的衍射图样中央主极大 与另一个物点的衍射中央主极大傍的第一极小相重合时，这两个 物点是恰可分辨的。
实验原理 -----透镜的分辨率
根据衍射理论和瑞利准则，仪器的最小分辨角为
=1.22/D
式中 的单位为弧度，D为入射光瞳直径，为光波波长。 当平行光管物镜焦平面上的鉴别率板产生的平行光（将平行 光管的分划板换成鉴别率板）射入被测透镜时，在被测透镜的焦 平面附近，用测微目镜可观察到鉴别率板的像。如果被检透镜质 量高，在视场里观察到能分辨的单元号码越高。仔细找出尽可能 高的分辨单元号码，由下式测定鉴别率角值
研究背景

平行光管的用途：
平行光管是通过它取得来自无远的光束，此光束谓 之平行光。是装校调整光学仪器的重要工具，也是光 学量度仪器中的重要组成部分，配用不同的分划板， 连同测微目镜头，或显微镜系统，则可以测定透镜组 的焦距，鉴别率，及其他成像质量。将附配的调整式 平面反光镜固定于被检运动直线的工件上，用附配于 光管的高斯自准目镜头，通过光管上的高斯目镜观察， 可以进行运动工件的直线性检验。
实验仪器
波罗板。分划板上用真空镀膜的方法镀上五
组线对，各线对间距名义值分别是：1mm， 2mm，4mm，10mm，20mm。
3号分辨率板。每板上面都有25个单元图案，
每个单元有四个方向，每个方向都由一些平行 的刻线所组成的。3号板则从40µ m递减到 10µ m。
实验仪器
( 四)
带测微装置的目镜，由目镜、 可动分划板、读数鼓轮与连接装置等组成。目 镜把叉丝和被观测的像同时放大，其放大倍数不影响测量数据大小，但可以提高 测量准确程度。旋转鼓轮，刻有十字叉丝的可动分划板就可以左右移动。它的位 置可以在外面直接读出。测量时，应先调节目镜，看清楚叉丝，然后转动鼓轮， 使基准线与被测物的像的一端重合，便可得到一个读数。再转动鼓轮，使基准线 与被测物像的另一端重合，又可得到一个读数。两读数之差，即被测物的尺寸。 实验中用两种测微目镜，如图示。
实验仪器
其读数方法和螺旋测微器差不多，毫米以上的刻度在固定套管 上直接读出；毫米以下的刻度在鼓轮上读出。 读数鼓轮每旋转一周， 叉丝移动1mm，鼓轮上有100个分格，故每一格对应的读数为 0.01mm，再估读一位。实验中有两种测微目镜,不同之处在于鼓轮 刻度如同所示.
012345678
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
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。
实验仪器
1 - 光 源：在平行光管中，利用白炽灯作为光源 2 - 毛玻璃：由于灯丝发出的光不是均匀的面光源，因此需要通过毛玻 璃将其转换成均匀的面光源照射分划板。 3 - 分划板：十字叉丝，波罗板，鉴别率板，星点板。 4 - 物 镜：平行光管物镜
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 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；
实验原理 -----透镜焦距测量
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
'
f1 h1 f h
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
物镜 h h1 ’ 待测透镜

2a 206256" f'
式中为角值，a为条纹宽度,f ’为平行光管焦距。
实验仪器
5W-F550型平行光管的结构图
测微目镜
分划板
(一) 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
纲要
预习问题 研究背景 实验目的和教学要求 实验仪器 实验原理 实验内容与步骤 最新研究进展
预备问题及课堂讨论题
1．测凸透镜焦距和分辨率时，透镜与平行光管间的距 离对结果有无影响？ 2．如何用一元线性回归方法来计算透镜焦距，特别是 有多个但不完整的玻罗板线对的数据时，还能获得焦 距的测量值吗？ 3. 导出分辨率的测量公式，式中206265″是怎么来的？ 4. 讨论人眼在明视距离和远处（例如10 m处）能分辨的 最小距离（眼瞳直径的调节范围约为2～8 mm） 5. 测量透镜分辨率时，若将鉴别率板的成像再进行一级 放大，是否能提高透镜的分辨率（设放大系统的分辨 率高于透镜）？ 6. 玻罗板放不到位，对测量的焦距值有什么影响？