自组平行光管系统

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。

实验十一 平行光管的调整及使用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。

加强对光具组基点的认识。

学会用平行光管测量凸透镜和透镜组的焦距。

会用平行光管测定鉴别率。

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）。

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－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。

（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。

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。

平行光管实验报告平行光管实验报告引言：平行光管实验是一种常见的光学实验，通过观察光线在平行光管中的传播和折射现象，可以帮助我们更好地理解光的传播规律和光的性质。

本次实验旨在验证光在平行光管中的传播路径，并探究光的折射规律。

实验材料与仪器：1. 平行光管：一种透明的长方形玻璃管，两侧边界平行。

2. 光源：如白炽灯或激光器。

3. 直尺和刻度尺：用于测量平行光管的长度和角度。

4. 透明介质：如水或油，用于改变光的传播介质。

实验步骤：1. 准备工作：将平行光管放置在水平桌面上，确保两侧边界平行。

2. 光线传播观察：将光源放置在平行光管的一端，观察光线在管内的传播路径。

注意观察光线在平行光管内的折射现象。

3. 角度测量：使用直尺和刻度尺测量光线入射和出射的角度，并记录数据。

4. 介质改变：将透明介质（如水或油）倒入平行光管中，观察光线在不同介质中的传播路径和折射现象。

5. 角度测量与数据分析：重复步骤3，测量不同介质中的入射和出射角度，并记录数据。

比较不同介质中的折射角度，分析其规律。

实验结果与讨论：通过观察和测量，我们可以得出以下结论：1. 光线在平行光管中的传播路径呈直线状，这符合光的直线传播规律。

2. 光线在平行光管中的折射现象符合斯涅尔定律，即入射角和折射角之间的正弦比等于两介质的折射率之比。

3. 光线在不同介质中的传播路径和折射现象会发生改变。

当光线由一种介质进入另一种介质时，折射角度会发生变化，这是由于不同介质的折射率不同所致。

4. 当光线由光疏介质（如空气）进入光密介质（如水）时，折射角度会减小；反之，当光线由光密介质进入光疏介质时，折射角度会增大。

这与斯涅尔定律一致。

实验误差与改进：在实验过程中，由于实验条件和仪器精度的限制，可能会存在一定的误差。

为减小误差，可以采取以下改进措施：1. 使用更精确的测量工具，如显微镜或激光测距仪，来测量角度和长度。

2. 在实验中使用更稳定的光源，如激光器，以减小光的散射和干涉现象对实验结果的影响。

§ 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。

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。