实验七 光具组基点的测定

光具组基点的测定及数据处理光学仪器的使用需要进行精密的测量和校准，其中基点的测定是非常关键的一个环节。

本篇文章将阐述基点的测定方法以及数据处理过程。

一、基点的定义基点是指平面、球面或非球面透镜等镜面内部的一个确定点，用来确定这个镜面的位置和方向。

基点的测定有助于保证光学系统的精度和稳定性。

基点的测定需求专门的设备和技术。

通常需要使用干涉仪或等曲面仪等测量装置，并采取以下步骤进行测定：1. 拍摄干涉图或等曲面图：将需要测定基点的镜面放置在测量装置的平台上，通过干涉仪或等曲面仪等装置拍摄出对应的干涉图或等曲面图。

2. 分析干涉图或等曲面图：利用专业软件对拍摄的干涉图或等曲面图进行分析，可以得出关于测量装置和被测品的相关信息，包括镜面的曲率半径、球心位置、基点坐标等。

3. 精确测量基点位置：根据干涉图或等曲面图给出的粗略坐标位置，使用高精度的探针或测量仪器对基点位置进行进一步精确测量。

三、基点数据处理过程对于测定得到的基点数据，需要通过一系列的数据处理过程进行分析和计算，以确定其精确的位置和方向。

具体步骤如下：1. 基点分布分析：通过分析多个基点的坐标和权重，确定基点的分布情况，从而保证基点数据的准确性和可靠性。

2. 基点修正处理：遇到基点坐标不准确或基点间距不合理等问题，需要进行基点修正处理，以保证基点数据的精度和合理性。

3. 基点参数计算：基于测得的基点数据，计算出包括球心位置、曲率半径、基点的坐标等参数，从而确定光学系统的精度和优化方案。

综上所述，基点的测定及数据处理是光学仪器使用中非常关键的步骤之一，能够有效提升仪器性能和应用效果，因此需要重视和加强相应的技术和管理。

光具组的基点摘要：本文主要介绍了如何利用光学参数测定仪的测节装置，测定透镜组的基点，加深对透镜组基点的理解和认识。

关键词：光具组主点主平面焦点焦平面节点节面引言：任意实际光学系统都是由多个透镜组合而成。

日常生活所用的光学仪器，如照相机镜头、显微镜物镜、目镜等，并非是单一薄镜头，而是由多个具有一定厚度的透镜组成的光组。

光组的作用和透镜相同，但成像质量更好。

为了使成像问题变得更为简单，可以求出实际光学系统的三对基点，利用这些基点，就可以用一个等效的光具组代替整个实际光学系统，不必去考虑光在该系统中的实际路径，从而确定像的大小和位置，使成像问题大大简化。

坐标原点如何更改，使高斯公式和横向放大率公式也适用于光组和薄透镜，是本实验的首要问题。

在光学中，由中心在同一直线上的两个或两个以上的球面组成的系统，称为共轴光组。

共轴光组是最简单的一种球面组合系统，也是一般复杂光学系统的基本单元。

若物方有一点、一直线或一平面，像方只有一点、一直线或一平面与之对应，则该系统称为理想共轴光组。

当把共轴系统作为一个整体，而不逐一的研究每一个面的成像时，则可用系统的几个特别的点来表征系统的成像上的性质，这几个特别的点就是系统的主焦点、主点和节点，它们统称为系统的基点。

无论共轴球面系统的具体布置如何，只要得知系统的这几个点，便可用非常简单的高斯公式或牛顿公式，计算共轭点的位置和成像的放大率等等。

实验中采用测节器来测定光具组的基点。

原理：测节器基本原理：如图1，设M、M’为光组二主平面，因光组在同一媒质中，光组的二主点主面与光轴之交点H、H’分别与N、N’相重合，F’为第二焦点。

设平行光如图射至光组后会聚与Q点，光束中通过第一节点N的光线PN，按节点角放大率K=±1的性质，透射光中必有光线N’Q与其共轭，且N’Q//PN，N’即为第二节点。

现假定光组绕N’点转过θ（图中虚线示）。

引入射光束方向未变，原先通过第一节点N之光线现变为P1N1，它与主光轴的夹角为α1，过N1点作辅助平行线原光轴后不难证明α’+θ=α1,说明P1N1//N’Q,成像光线N’Q并未因光组的旋转而改变方向和位置，即像点Q不因光组可以整组前、后移动，同时还可以绕垂直于它的主光轴的轴而转动。

透镜组基点的测定实验报告
实验报告（透镜组基点测定）
一、实验原理
透镜组基点测定是一种用来测定光的偏折或折射密度的实验方法，它是利用光的折射特性测定透镜组基点的结果。

当光线经过透镜时，其偏折量结果将决定透镜组基点的壁面壁高度，这种壁面壁高度即为透镜组基点。

透镜组基点测定的步骤如下：
1、将光源以垂直的形式照射到透镜组，使光源经过透镜，并得到偏折结果；
2、测量这个偏折结果，然后使用透镜组基点的数学公式来计算得到透镜组基点的壁面壁高；
3、校核透镜组基点壁面壁高的结果，如果结果不符合要求，可以调整光源的位置或者更换透镜，以获得更准确的结果。

二、实验过程
1、准备实验设备：实验室内均有光源、透镜、检测仪、微光探头等设备。

2、安装光源和透镜：将光源调节至垂直照射于指定位置的透镜上，并将透镜安装在指定位置的支撑上，以确保光源的正确位置和测量结果的准确性。

3、测量偏折结果：调节检测仪的参数，使其可以正确的测量出光源穿过透镜所产生的偏折结果。

4、计算透镜组基点：根据测量所得的偏折结果，使用透镜组基
点的数学公式计算所得透镜组基点的壁面壁高度。

5、校核结果：校核透镜组基点的壁面壁高，确保其符合要求。

三、实验结果
根据测量所得的偏折结果，计算得到透镜组基点的壁面壁高度为：46.32mm。

校核结果：透镜组基点的壁面壁高符合要求，实验结果有效。

四、结论
本次实验使用光的折射特性测定透镜组基点，经过测量校核，结果符合要求，实验达到预期效果。

光具组的基点测定【实验目的】（1）了解测节器的构造及工作原理。

（2）加深对光具组基点的理解和认识。

（3）学会利用测节器测定光具组的主点及焦距。

【实验仪器】光学平台或光具座，测节器，薄透镜，物屏，光源，准直透镜（焦距大一些），平面反射镜，光具组，白屏，毫米尺，测微目镜。

【实验方法和步骤】（1）将光源、物屏S P 、准直物镜L 、测节器R 及白屏P '沿米尺置于光学平台或光具座上，调节其共轴。

（2）用自准方法调节物屏P 位于准直物镜L 的物方焦面上，调好后记录P 的位置，用毫米尺替换物屏P ，并保持毫米尺和L 的位置均不要再移动。

（3）测量准直物镜及透镜L 1L 、的焦距12L f '、2f '。

（4）将透镜1L 和按2L (21f f d )'+'〈组成光具组，置于测节器架上，调其共轴。

（5）照亮毫米尺，沿测节器架导轨前后移动透镜组，同时相应地前后移动白屏P '得到清晰的毫米尺像；轻轻小角度转动测节器，直至白屏上毫米尺像无横向移动为止，此时像方节点即在测节器架的转轴N 'Q Q '上；可用测微目镜观察毫米尺像。

（6）如步骤（5）中用测微目镜观察毫米尺像，此时改用白屏接收毫米尺像。

分别记录轴和焦点在米尺导轨上的位置，并从测节器导轨上记下的位置。

重复几次。

Q Q 'F '2L （7）将光具组转180度，此时原来的节点成为N N '，同上进行测量。

（8）绘图表示光具组主面及焦点的位置，计算焦距f '之值。

（9）取(21f f d )'+'〉，重复上述测量。

【思考题】1、第一主面靠近第一个透镜，第二个主面靠近第二个透镜，在什么条件下才是对的？（光具组由二薄透镜组成）。

2、由一凸透镜和一凹透镜组成的光具组，如何测量其基点（距离d 可自己设定）？。

【精选】光具组基点的测定光具组是指由一束光线通过多个光学元件组成的光路系统。

在实际光学设计和制造中，精确地确定光具组的基点是非常重要的。

本文将介绍光具组基点的测定方法。

一、测定基点的目的在光学元件的加工和组装过程中，需要确定光学元件的位置和方向，以保证光路的精确性和稳定性。

而光学元件的位置和方向则是由光具组基点决定的。

因此，测定光具组基点是非常重要的。

1. 光桥法光桥法是一种简单而有效的测量光具组基点的方法。

它的原理是利用光桥法测量光具组两端的光程差，然后根据光程差计算出光具组基点的位置。

具体操作步骤如下：（1）利用光源照明光具组的两端，并通过衰减器调节光源强度。

利用两个光电池检测光路，其中一个光电池放置在光具组的一端，另一个光电池放置在光具组的另一端。

（2）利用微调平移台，调整光电池的位置，使其所接收到的光强尽可能相等。

（3）测量光电池所接收到的光强，然后计算出光程差。

根据光程差和光速的知识，可以计算出光具组基点的位置。

2. 共面法（1）利用光源照明光具组的一端，并通过调节器调节光源强度和光位于成像平面的位置。

（2）调节另一个光学元件（如屈光度）在光路中停留，使其成像平面与前一个光学元件的成像平面重叠。

（3）用标尺量取两个成像平面的位置，然后计算出光具组基点的位置。

三、测定基点的注意事项1.测量环境：当进行光桥法测量时，为了保证测量的准确性，应将测量仪器放置在光学实验室或无风环境中。

2.精密仪器：测定光具组基点需要使用一些精密仪器，如光学平台、微调平移台、光电池等。

这些仪器必须具有精确的测量性能。

3. 测量精度：测定光具组基点的精度直接影响光路的精正确位，因此需要在测量过程中严格控制误差。

测量时最好使用数值计算方法来提高测量的精确度。

4. 稳定性：测量光具组基点的时候，需要保证光路的稳定性，最好是将光路固定住，保证其在测量过程中不发生移动。

五、总结测定光具组基点是非常重要的，可以有效保证光路系统的精确性和稳定性。

实验七 用测节器测定光具组的基点一、实验目的：1、加强对光具组基点的认识；2、学习测定光具组基点和焦距的方法。

二、实验仪器：光具座，测节器，薄透镜，物屏，光屏，光源，准直透镜，平面反射镜三、实验原理：对于由薄透镜组合成的共轴球面系统，其物距、像距和焦距之间的关系可由高斯公式（1） 确定。

其中物距p 是从第一主面量到物的距离，像距p '是从第二主面量到像的距离，f '是系统的像方焦距，是从第二主面量到像方焦点的距离。

各量的符号要适用符号定则。

主点和主面：如图1，主点在系统的光轴上，将物放在第一主点位置H 处，则必在第二主点位置H '处成个同物大小相等的正立像，过主点位置垂直于光轴的面分别是第一主面MH 、第二主面H M ''。

节点和节面：图1，节点是角放大率1+=γ的一对共轭点，入射光线通过第一节点N 时，出射光线必过第二节点N '，且传播方向不发生变化。

过节点垂直于光轴的面分别是第一、第二节面。

当系统处于同一种介质，两主点位置分别与两节点位置重合。

焦点和焦面：平行系统主轴的光束，经系统后与主轴的交点为像方焦点；此点垂直于主轴的面是像方焦平面。

从第二主点到此焦点的距离就是系统的像方焦距。

pp f 111-'='测节器原理如图2：平行于光具组主轴的一束平行光通过光具组后，会聚于光屏上一点Q，如图2（a），此Q点即光具组的像方焦点F'；以垂直于平行光的某一方向为轴，将光具组转动一小角度:如果回转轴O恰好通过光具组的第二节点N'，如图2（b），过N'点的出射光线不改变方向，由于N'点未动，入射光方向未变，所以通过光具组的光束仍会聚于Q点；如果回转轴O未通过第二节点N'，那么光具组在绕回转轴转动后，N'的空间位置发生移动，如图2（c），由于经过N'的出射光线方向未发生变化，所以随着N'的移动，经N'的出射光线出现平移，光束的会聚点将从Q点侧移到Q'。

新型光具组基点测定仪的测量及误差分析摘要：介绍了新型测节器的结构。

通过对新型测节器与传统测节器的实验对比，显示新型测节器稳定性好、测量误差小。

关键词：光具组；测节器；基点由两个或两个以上的共轴薄透镜组成的光学系统（共轴球面系统）称为光具组。

在表征系统成像的性质时，需6个特征点，即物方主点、物方节点、物方焦点、像方主点、像方节点、像方焦点，这6个点统称为光具组的基点。

节点是角放大率为1的一对共轭点。

入射光线通过物方节点时，出射光线必通过像方节点，并与入射光线平行。

当共轴球面系统处于同一介质中时，两主点分别与两节点重合。

利用光具组节点的性质，通过调节测节器的转轴与光具组的相对位置，使光具组的转轴经过像方节点，此时旋转转轴，像不再有侧向移动，从而使抽象的节点变得可以测量[1]。

节点的性质常被用于摄像器件中，如直接扫描式全景相机，也称为节点式全景相机。

照相时，镜头绕通过后节点的轴转动或摆动，胶片在一个圆弧的展平板上静止不动并被展平，无速度同步要求，照片分辨率高[1]。

1 新型测节器的结构简介本团队设计的新型测节器，具有轻便、稳定、测量精度高、适用范围广等特点，其结构如图1所示[2]。

支架I（1）及支架II（6）可支撑仪器的滑槽，并在实验中起到支点的作用，即用于确定节点位置。

可滑动支架（3）在实验测量中用于支撑仪器的滑槽，滑轮的作用是使光具组可绕支架I（1）或支架II（6）灵活转动。

镜夹（4）用于固定薄透镜，与普通三爪式镜夹相比，起到光阑的作用，两个镜夹之间无套筒，可使两透镜之间的距离可调，便于研究。

主支架（8）上下尺寸分别为：6 mm，10 mm，且均有螺纹，可与平台（7）连接，通过主支架可将整套仪器固定于光具座的滑座上。

2 实验结果与误差分析将光具组置于同一介质中时，两主点分别与两节点重合。

设两薄透镜光心的位置分别为L1和L2，其像方焦距分别为f1'和f2'，两透镜之间距离为d，则透镜组的像方焦距f'可由（1）式求出[3]：同种介质中，光具组物方焦距与像方焦距大小相等，通过计算可得出系统像方主点和物方主点的位置，由（2）式决定[3]：式中p'是第二透镜光心L2到像方主点的距离，p是从第一透镜光心L1到物方主点的距离。