第三章 光学计

第三章 光学仪器基础3－1 一个年龄50岁的人，近点距离为－0.4m ，远点距离为无限远，试求他的眼睛的调节范围。

解：5.24.011=--∞=-=P R A D3－2 某人在其眼前2m 远的物看不清，问需要配怎样光焦度的眼镜才能使其眼恢复正常？另一个人对在其眼前0.5m 以内的物看不清，问需要配上怎样光焦度的眼镜才能使其眼恢复正常？解：第一个人是近视眼，所需眼镜的光焦度为：5.021-=- D 第二个人是远视眼，所需眼镜的光焦度为：25.0125.01=- D3－3 迎面而来的汽车的两个头灯其相距为1m ，问汽车在离多远时它们刚能为人眼所分辨？假定人眼瞳孔直径为3mm ，光在空气中的波长为0.5μm 。

解：眼睛的极限分辨角为：rad D e 336102033.0103105.022.122.1---⨯=⨯⨯⨯==λα 设汽车在离人眼l m 远时刚能被人眼所分辨，则两车灯对人眼所张的角度为： e l l αα=≈=222/1a r c t a n2 ∴8.49181==e l αm3－4 有一焦距为50mm ，口径为50mm 的放大镜，眼睛到它的距离为125mm ，求放大镜的视放大率和视场。

解：视放大率为：550250250=='=Γf 线视场为：2012552505005002=⨯⨯=Γ=d h y mm ∴视场为：︒=='='62.225010arctan 222arctan 22f y ω 3－5 要求分辨相距0.000375mm 的二点，用55.0=λμm 的可见光斜照明，试求此显微镜的数值孔径。

若要求二点放大后的视角为2'，则显微镜的视放大率等于多少？ 解：数值孔径为：7333.0000375.000055.05.05.00=⨯==σλNA人眼放在明视距离处直接观察这两点时，其张角为：6105.1250000375.0tan -⨯==ω ∴视放大率为：7.386105.12tan tan tan 6=⨯'='=Γ-ωω 3－6 已知显微目镜152=Γ，物镜5.2=β，光学筒长180mm ，试求显微镜的总放大率和总焦距为多少？解：显微镜的总放大率为：5.37155.22=⨯=Γ=Γβ 目镜焦距：1525025022=Γ='f mm 物镜焦距：725.21801=-=∆-='βf mm ∴显微镜的总焦距为：67.6180152507221=⨯-=∆''-='f f f mm 3－7 一个显微物镜被观察物体不发光，采用斜照明，NA ＝0.25，分别采用远紫外（2.0=λμm ）和D 光（5893.0=λμm ）照明物体，试分别求其最小分辨距。

立式光学计的基本参数与典型测量方法
一、基本参数
二、典型测量方法
立式光学计工作台调水平
放上一块3等量块，测量量块的前中后、左中右相对于工作台前后方向，左右方向，每个方向3个点的差值不超过1/4格。

2.1圆柱直径测量
1.选择刃形测帽，用3等量块作基准校准一次刃形测帽的平行度（三点位置之差不超过0.3μm）。

一般将刃形测帽前后安放，然后调节水平方向工作台旋扭，使两刃形测帽对齐，然后用3等量块前中后测量，调节前后旋钮，使差值最小即可。

注：使用刃形测帽时，都需要在测量前用3等量块或标准圆柱对其平行度进行校准，不过在整个测量过程中校准一次即可。

2.根据被检圆柱的尺寸，选择相应尺寸的3等量块放在工作台上，调零。

3. 放上圆柱取中心位置，再自身转90°，测两点，再计算两点的平均值，所得圆柱直径结果为：量块标称值+量块修正值+两点平均值。

2.2圆柱的圆度测量
1.选择与圆柱直径相同尺寸的3等量块作基准，调零。

2.放上圆柱取中心位置，再自身转90°，取两点之间的差值为圆度值。

2.3圆柱的圆柱度测量
对一个被检圆柱的左中右三个位置进行至少两个点的测量，然后圆柱度=最大值—最小值
2.4圆球测量
2.5量块比较法测量与计算方法。

光学计测量计的原理和应用1. 前言光学计测量计是一种利用光学原理进行测量的仪器。

它通过测量光的属性来获得目标物体的相关参数，广泛应用于工业生产、科学研究、医学诊断等领域。

本文将对光学计测量计的原理和应用进行详细介绍。

2. 光学计测量计的原理光学计测量计的原理基于光的传播和反射特性。

通过对光的衍射、干涉、散射等现象进行分析，可以得到被测量对象的相关参数。

光学计测量计的原理主要包括以下几个方面：2.1 波长测量原理光学计测量计可以通过测量光的波长来获得被测量对象的相关参数。

这是基于光的衍射现象，根据衍射光的角度和波长之间的关系，可以计算出被测量对象的特定尺寸或形状。

2.2 相位测量原理相位测量是光学计测量计的重要原理之一。

通过测量光波的相位差，可以得到被测对象的形状和表面的信息。

相位测量主要依靠干涉现象，通过比较两束光的相位差来确定物体的形状。

2.3 散射测量原理散射是光学计测量计原理中的另一个重要方面。

通过测量光在物体表面发生的散射现象，可以获得物体的表面粗糙度、颗粒大小等参数。

散射测量主要利用光的散射强度和角度之间的关系来进行分析。

3. 光学计测量计的应用光学计测量计在工业生产、科学研究和医学诊断等领域具有广泛的应用。

以下列举了一些常见的应用场景：3.1 表面粗糙度测量光学计测量计可以通过测量光在物体表面的散射强度来评估物体的表面粗糙度。

这在许多工业领域中非常重要，例如金属加工、半导体制造等。

3.2 形状测量光学计测量计可以通过测量光波的相位差来获得被测对象的三维形状信息。

这在制造业中广泛应用于检测零件的形状精度和测量产品的尺寸。

3.3 光波导测量光波导是一种将光波导引到特定方向的器件。

光学计测量计可以用于测量光波导的传输损耗和耦合效率。

这在光纤通信领域具有重要应用。

3.4 光学薄膜测量光学计测量计可以用来测量光学薄膜的反射率、透射率和薄膜层厚度等参数。

这在光学器件制造和光学镀膜领域非常重要。

3.5 位移测量光学计测量计可以通过测量光波的位移来测量物体的位移或震动。

xxxx 作业指导书测量不确定度评定Xxxx光学计示值误差20xx-0*-0*批准 20xx-0*-0*实施光学计示值误差的测量不确定度1 测量方法(依据JJG45-1999光学计检定规程) 用三等量块以“配对法”对1μm 光学计的示值误差进行检定。

不确定度来源有： （1） 配对量块的标准不确定度 （2） 对线不准 （3） 估读不准（4） 读数示值变对 （5） 测力变化 2 数学模型以“配对法”检定1μm 光学计的示值误差的计算公式为：()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--⨯-=∆∑-1111n i n i L L r n (1)式中： r i ——用量块检定每一受检点时光学计上读得的数值（μm ）L n ——检定时所用最后一块量块的实际尺寸（μm ） L 1——检定时第一对用于对零量块的实际尺寸（μm ） n ——每一受检点所用的量块的块数3 方差和灵敏系数 依 ()i i c x u x f u 222∑⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂= (2)得:)()()()()(212122222122i n i i n cr u c L u c L u c u y u ∑-++=∆= (3)式中：111--=∂∆∂=n L c n ； 1112--=∂∆∂=n L c ； 11--=∂∆∂=n L c i i 。

由于每次配对测量的不确定度来源相同，可认为： )()()()(0212222r u r u r u r u n i ====- 设任意一对量块测量时，r i 的标准不确定度为u(r i )，则： )()(2122i n i i r u c r u ∑-=[])(1/1022r u n -=得)()()()()(2122222122r u L u c L u c u y u n c ++=∆= (4) 4 标准不确定度分量的评定4.1量块L n 的标准不确定度u(L n )三等量块中心长度的扩展不确定为0.10μm,置信概率为99%，自由度v 1=29,k=2.76，则：u(L n )=0.10/2.76=0.036μm4.2量块L 1的标准不确定度u(L 1)三等量块中心长度的扩展不确定为0.10μm,置信概率为99%，自由度v 2=29,k=2.76，则：u(L 1) =0.10/2.76=0.036μm 4.3测量读数r i 的标准不确定度u(r)4.3.1对线不准引起的标准不确定度u 1(r 0) 对线误差是由刻线宽度决定的，一般不会超过刻线宽度的三分之一。

立式光学计实验报告立式光学计实验报告引言：光学计是一种常见的光学仪器，用于测量透明物体的折射率、厚度、角度等参数。

本实验旨在通过使用立式光学计，探究光的折射定律及其在实际应用中的意义。

实验原理：光的折射定律是光学中的基本原理之一，它描述了光线从一种介质进入另一种介质时的折射现象。

根据折射定律，入射角、折射角和介质折射率之间存在着一定的关系，即n₁sinθ₁=n₂sinθ₂，其中n₁和n₂分别为两种介质的折射率，θ₁和θ₂分别为入射角和折射角。

实验装置：本实验采用的立式光学计由光源、凸透镜、直尺、测角器等部分组成。

光源发出的光线通过凸透镜折射，经过直尺和测角器的测量，最终得到折射角和入射角的数值。

实验步骤：1. 将光源调整到合适的位置，保证光线能够通过凸透镜。

2. 将待测物体放置在凸透镜的一侧，并调整其位置，使得光线能够通过物体。

3. 使用测角器测量入射角和折射角的数值，并记录下来。

4. 根据折射定律的公式，计算出待测物体的折射率。

实验结果与分析：通过多组实验数据的记录和计算，我们得到了不同物体的折射率。

根据实验结果，我们发现折射率与物体的材质有关，不同材质的物体具有不同的折射率。

这一结果与我们的预期相符。

进一步分析发现，折射率对于光的传播速度也有一定的影响。

根据光的速度与介质折射率之间的关系，我们可以得出结论：折射率越大，光在介质中的传播速度越慢。

这也是为什么光线在从空气进入水中时会发生折射现象的原因。

实验应用：光学计在实际应用中有着广泛的用途。

例如，在眼镜制造中，通过测量眼球的折射率，可以根据个体的需要来定制合适的眼镜，从而改善视力问题。

此外，光学计还可以用于测量透明薄膜的厚度，以及对材料的折射率进行研究。

结论：通过本次实验，我们深入了解了光的折射定律以及光学计的原理和应用。

实验结果表明，折射率与物体材质密切相关，并且折射率对光的传播速度有一定的影响。

光学计在科学研究和实际应用中具有重要的地位，对于我们理解光学现象和改善生活质量具有重要意义。

[资料]立式光学计立式光学计立式光学计又称光学比较仪，利用光学杠杆的放大原理，将微小的位移量转换为光学影像的移动，是一种高精度光学机械式仪器。

主要有数字式立式光学计和投影式立式光学计两类。

工作原理:主要利用量块与零件相比较的方法，来测量物体外形的微差尺寸，是测量精密零件的常用测量器具。

立式光学计的主要技术参数包括:测量范围、测量力、示值变动性、示值范围、最大不确定度等。

数字式立式光学计简介:工作原理:由光源发出的光经聚光镜照亮位于准直物镜焦面上的光栅，经胶合立方棱镜被反射，并经过准直物镜以平行光出射，投射至平面反射镜上。

由平面反射镜反射的光束又重新进入物镜、立方棱镜，由立方棱镜分光面透射，将光栅刻线成像在位于物镜焦面的光栅上，形成光闸莫尔条纹。

当测杆有微小位移时，光栅刻线的像将沿另一光栅表面移动，莫尔条纹光强产生周期性变化，光电元件接受该光强变化，经过光电转换、前置放大、细分、辨相、可逆计数和数字显示等单元，最后在显示窗口上显示测量值。

1.数字立式光学计——JDG—S1右图为数字立式光学计JDG—S1是一种精密光学机械端度计量仪器，利用标准;量块与被测件比较的方法来测量零件的外形尺寸。

仪器采用数字化技术，读数直观，附加读数放大镜，视场亮度匀称、像质清晰、测量精度高和数据稳定可靠，对小尺寸精密零件的检测尤为方便。

仪器广泛应用于计量测试院所、企业计量室、工量具与精密零件制造企业，也是各大专院校典型教学仪器之一。

用途:1.用标准仪器(如量块)与试件以比较法来测量零件的外形尺寸。

2.检定量块、量规、线形、板形物体的厚度，外螺纹中径。

3.圆柱形和球形工件的直径，及平行平面等精密器具和零件外形尺寸等4.对薄膜(如铝箔、包装膜、纸张等)厚度测量5.在控制过程及在线测量中，对被测件作微小位移测量主要参数:测件最大长度(测量范围):180mm直接测量范围:?0.1mm最小显示值:0.1µm读数方式:数字显示测量压力:2?0.2(N)示值变动性:0.1µm最大不准确度:?0.25µm最大测量误差:?(0.5+L/100)µm，L,被测长度mm仪器质量:体积340х160х410mm?，重量20kg标准配件:可调带筋园台，可调园平台，带筋固定方台，平面测帽φ2，平面测帽φ8，小球面测帽，刃形测帽2.数字立式光学计——JDG—S2(上海立光精密仪器有限公司)用途及特点 :本仪器是一般是用标准器(如量块)以比较法测量工件的尺寸，是最新设计制造的立式光学计，直接测量可以达到10毫米，并有公英制的转换显示，更加方便了10毫米以下的工件测量。