透镜组基点的测定思考题

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。

透镜组基点的测定透镜组基点的测定⼀、关于本实验的⼏个概念：1.透镜组：两个或者两个以上的薄透镜或厚透镜组成的共轴球⾯系统。

2.基点：为了描述透镜组物像之间的共轭关系的点就是基点，包括⼀对焦点，⼀对节点和⼀对主点。

3.焦点：透镜组的焦点和焦⾯的的定义与薄透镜的焦点和焦⾯相同，即与⽆穷远物平⾯共轭的为像⽅焦⾯，轴上的点就是像⽅焦点，与⽆穷远像平⾯共轭的为物⽅焦⾯，轴上的点就是物⽅焦点。

主点和主平⾯：横向放⼤率恒为1的⼀对共轭⾯，就是主平⾯，属于物⽅的叫物⽅主⾯，属于像⽅的叫做像⽅主⾯，其轴上的对应的点分别是物⽅主点和像⽅主点。

节点和节平⾯：当系统⼊射的光线（或延长线）通过第⼀节点（物⽅节点）时，则系统出射的光线⼀定通过第⼆节点（像⽅节点），并与⼊射光线平⾏，即节点是⾓放⼤率为1的⼀对共轭点，通过节点做垂直于光轴的平⾯就是节平⾯。

⼆、实验⽬的：1、加强对光具组基点的认识。

2、了解焦距仪中各部分的结构特点。

3、⽤测节器法和焦距仪法测量透镜组的基点和焦距。

三、实验仪器：测节器、光具座、光源、物屏、⽩屏、平⾯反射镜、透镜组。

四、实验原理：由于透镜组两边的物质都是空⽓，所以物⽅和像⽅的媒质上⽹折射率相等时，节点与主点相同。

焦距仪测量透镜组的基点：如图⼀所⽰，设L为已知焦距等于f0的凸透镜L0S0为待测透镜组，其主点（节点）为H、H’（N、N’），焦点为F、F’。

当AB（其长度已知）放在L的前焦点F0处时，它经过L以及L0S0成像A’B’于L0S0的后焦⾯上。

因为AO//A’N’, AB//A’B’,OB//N’B’,所以△AOB∽△A’N’B’,即AB:f0=A’B’:f’∴'0A'B'fABf设通过 R0M0看清某⼀物体a时，a与R0M0的距离为c，此时R0M0的位置读数为X0，假设通过R0M0先后看清参考点Q和F’时，R0M0的位置读数分别为X Q和X F’，则QF’= XF’-XQF’的位置相对于Q点的位置确定，N’F’=f’，此时就可以确定节点的位置测节⽓法测量透镜组的基点：图⼆图三图四如图⼆⼀束平⾏光从透镜组左⽅⼊射时，光束中的任意⼀根光线，经过透镜组 L0S0后出射光线⼀般与⼊射管线的⽅向不平⾏。

透镜组节点和焦距的测定一、实验目的（1）理解透镜组基点的概念。

（2）了解透镜组节点的特性，掌握测透镜组节点和焦距的方法。

二、实验原理光学仪器中的共轴球面系统、厚透镜、透镜组，常把它作为一个整体来研究。

这时可以用三对特殊的点（基点）和三对面（基面）来表征系统在成像上的性质。

若已知这三对点和三对面的位置，则可用简单的高斯公式和牛顿公式来研究起成像规律。

（1）基点和基面如图1所示，一束平行于主光轴的平行光经透镜组折射后，会聚在主光轴上的点称为系统的像方焦点（或第二焦点），记为'F ，而在主光轴上总可以找到一点，由它发出的同心光束经光学系统后成为平行于主光轴的平行光，此点称为系统的物方焦点（或第一焦点），记为F ，F 、'F 的位置完全由系统的结构决定，它既可以在系统内，也可以在系统外。

过'F 垂直于主光轴的平面称为像方焦平面（或第二主焦平面），过F 垂直于主光轴的平面称为物方焦平面（或第一主焦平面）。

平行于系统主光轴的入射光线经过系统后，其出射光线（或其反向延长线）与入射光线（或其反向延长线）相交于一点'M ，过'M 点且垂直于主光轴的平面称为系统的像方主平面（或第二主平面），像方主平面与主光轴的交点，称为系统的像方主点，用'H 表示。

M ，过M 点且垂直于主光轴的平面称为系统的物方主平面（或第一主平面），物方主平面与主光轴的交点，称为系统的像方主点，用H 表示。

主点是一对横向放大率等于1的共轭点。

主平面是一对横向放大率等于1的共轭平面。

像方主点'H 到像方焦点'F 的距离，称为系统的像方焦距'f ，物方主点H 到物方焦点F 的距离，称为系统的物方焦距f 。

当入射光线（或其延长线）与出射光线平行时，那么入射光线（或其延长线）与主光轴的交点称为物方节点（或第一节点），用N 表示，出射光线与主光轴的交点称为像方节点（或第二节点），用'N 表示。

透镜组节点和焦距的测定透镜组是由多个透镜组成的一个整体，可以用来调整光线的方向和焦距。

在光学研究和实验中，透镜组的节点和焦距是最基本的参数，因为它们直接影响着透镜组的光学性能和应用范围。

节点是指透镜组中心光线与光轴交点的位置，正常情况下，节点会在透镜组中心位置处，但是在实际使用中，由于透镜组的制造和安装误差，节点的位置可能会有偏差。

所以需要测定透镜组的节点位置，以确保透镜组的光学性能。

测定透镜组节点的方法有很多，其中比较常用的方法是借助投影仪或望远镜等光学仪器。

下面以利用望远镜测量透镜组节点为例进行简要介绍。

首先，将望远镜放在平稳的平台上，并将目镜准确对准测试透镜组。

然后在物镜的前方放置一张具有均匀刻度的板，例如显微镜中使用的刻度片，使其与透镜组垂直平面相交且和透镜组的光轴保持一定距离。

将透镜组沿着光轴方向移动，同时在目镜中观察光强分布的变化，当透镜组移动到节点处时，光强分布最小，即为节点位置。

测定透镜组焦距也是非常重要的，焦距是指透镜组光学系统的最大聚焦能力，也是透镜组应用的重要参数。

常用的测量方法有自准法、射线对准法和物像距法等。

以下以物像距法为例进行简单介绍。

物像距法的基本原理是利用准确测量物体和像的距离，计算透镜组的焦距。

首先选择一个清晰的物体，将其放在透镜组的一侧，以光轴垂直于透镜组为基准线，测量物体与光轴的距离（实物距离）。

然后将透镜组调整到合适的位置，使物体成像清晰且无畸变，测量像与透镜组光轴的距离（像距离）。

根据物像距离公式即可求得透镜组的焦距。

总之，测量透镜组节点和焦距是光学研究和实验中非常重要的基本工作，需要根据不同的情况和需求选择合适的测量方法和仪器设备，以保证测量结果的准确性和可靠性。

实验十六示波器的使用【预习题】1．示波器为什么能把看不见的变化电压显示成看得见的图象？简述其原理。

答：（1）示波管内高速电子束使荧光屏上产生光亮点，而电子束的偏转角度（光点在荧光屏上的位移）是受X轴和Y轴偏转板上所加电压的控制。

（2）若只在X轴偏转板上加一个锯齿波电压（该电压随时间从-U按一定比例增大到+U），则光点就会从荧光屏左端水平地移动到右端（称为扫描），由于荧光屏上的发光物质的特性使光迹有一定保留时间，因而在屏幕水平方向形成一条亮迹（称为扫描线）。

（3）若只在Y轴偏转板上加信号电压，则随着信号幅度的变化光点就会在荧光屏竖直方向作上下移动形成一条竖直亮迹。

（4）如在Y轴偏转板加上电压信号，同时又在X轴偏转板加上锯齿波扫描电压，则电子束受到水平和竖直电场的共同作用，光点的轨迹呈现二维图形（光点在X方向均匀地从左向右水平移动的同时又在Y方向随信号幅度的变化在竖直方向作上下移动），即将Y轴偏转板上电压信号幅度随时间变化的规律在屏幕上展开成为函数曲线（即信号波形）。

（5）要得到清晰稳定的信号波形，扫描电压的周期与信号电压的周期必须满足，以保证的起点始终与电压信号固定的一点相对应（称同步），屏幕上的波形才能稳定。

（6）为了得到可观察的图形，锯齿波扫描电压必须重复扫描．2．观察波形的几个重要步骤是什么?答：（1）开启示波器电源开关后，将耦合开关置“⊥”，，调整辉度、聚焦以及垂直、水平位移旋钮使屏幕中部出现亮度适中细小的亮点。

（2）观察、测量时将耦合开关置“AC”或“DC”，触发选择开关置“INT”，将信号用同轴电缆线连接到Y轴输入端。

（3）调节Y轴灵敏度选择开关和X轴扫描选择开关以及触发电平旋钮，使信号幅度在屏幕范围内（屏幕竖直标尺的2/3左右），且有2—5个完整稳定的波形。

（4）定量测量时还应注意将扫描微调旋钮和Y轴微调旋钮置于校准位置（顺时针旋转至最大）。

3．怎样用李萨如图形来测待测信号的频率?答：1．将示波器功能置于外接状态（触发选择开关置“EXT”，触发信号极性开关置“X”）。

实验一物体密度的测定【预习题】1.简述游标卡尺、螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项。

答：（1）游标卡尺的测量原理及使用时的注意事项：游标卡尺是一种利用游标提高精度的长度测量仪器，它由主尺和游标组成。

设主尺上的刻度间距为y，游标上的刻度间距为x，x比y略小一点。

一般游标上的n个刻度间距等于主尺上（n-1）个刻度间距，即nx = （n_1）y。

由此可知，游标上的刻度间距与主尺上刻度间距相差丄,这就是游标的精度。

n教材P33图1-2所示的游标卡尺精度为丄mm,即主尺上49mm与游标上50格同长，如教材图1-3所示。

这样，游50标上50格比主尺上50格（50mm）少一格（1mm）,即游标上每格长度比主尺每格少1—50 = 0.02（mm）,所以该游标卡尺的精度为0.02mm。

使用游标卡尺时应注意：①一手拿待测物体，一手持主尺，将物体轻轻卡住，才可读数。

②注意保护量爪不被磨损，决不允许被量物体在量爪中挪动。

③游标卡尺的外量爪用来测量厚度或外径，内量爪用来测量内径，深度尺用来测量槽或筒的深度，紧固螺丝用来固定读数。

（2）螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项：螺旋测微器又称千分尺，它是把测微螺杆的角位移转变为直线位移来测量微小长度的长度测量仪器。

螺旋测微器主要由固定套筒、测量轴、活动套筒（即微分筒）组成。

如教材P24图1-4所示，固定套管D上套有一个活动套筒C （微分筒），两者由高精度螺纹紧密咬合，活动套筒与测量轴A相联，转动活动套筒可带动测量轴伸出与缩进，活动套筒转动一周（360 ）,测量轴伸出或缩进1个螺距。

因此，可根据活动套筒转动的角度求得测量轴移动的距离。

对于螺距是0.5mm螺旋测微器，活动套筒C的周界被等分为50格，故活动套筒转动1格，测量轴相应地移动0.5/50=0.01mm,再加上估读，其测量精度可达到0.001 mm。

使用螺旋测微器时应注意：①测量轴向砧台靠近快夹住待测物时，必须使用棘轮而不能直接转动活动套筒，听到“咯、咯”即表示已经夹住待测物体，棘轮在空转，这时应停止转动棘轮，进行读数，不要将被测物拉出，以免磨损砧台和测量轴。

物理实验思考题（答案）光学实验思考题集一、薄透镜焦距的测定⒈远方物体经透镜成像的像距为什么可视为焦距？答：根据高斯公式vf u f '+＝1，有其空气中的表达式为'111f v u =+-，对于远方的物体有u ＝－∞，代入上式得f ′＝v ，即像距为焦距。

⒉如何把几个光学元件调至等高共轴？粗调和细调应怎样进行？答：对于几个放在光具座上的光学元件，一般先粗调后细调将它们调至共轴等高。

⑴ 粗调将光学元件依次放在光具座上，使它们靠拢，用眼睛观察各光学元件是否共轴等高。

可分别调整：1) 等高。

升降各光学元件支架，使各光学元件中心在同一高度。

2) 共轴。

调整各光学元件支架底座的位移调节螺丝，使支架位于光具座中心轴线上，再调各光学元件表面与光具座轴线垂直。

⑵细调（根据光学规律调整）利用二次成像法调节。

使屏与物之间的距离大于４倍焦距，且二者的位置固定。

移动透镜，使屏上先后出现清晰的大、小像，调节透镜或物，使透镜在屏上成的大、小像在同一条直线上，并且其中心重合。

⒊能用什么方法辨别出透镜的正负？答：方法一：手持透镜观察一近处物体，放大者为凸透镜，缩小者为凹透镜。

方法二：将透镜放入光具座上，对箭物能成像于屏上者为凸透镜，不能成像于屏上者为凹透镜。

⒋测凹透镜焦距的实验成像条件是什么？两种测量方法的要领是什么？答：一是要光线近轴，这可通过在透镜前加一光阑档去边缘光线和调节共轴等高来实现；二是由于凹透镜为虚焦点，要测其焦距，必须借助凸透镜作为辅助透镜来实现。

物距像距法测凹透镜的要领是固定箭物，先放凸透镜于光路中，移动辅助凸透镜与光屏，使箭物在光屏上成缩小的像（不应太小）后固定凸透镜，记下像的坐标位置（P ）；再放凹透镜于光路中，并移动光屏和凹透镜，成像后固定凹透镜（O 2），并记下像的坐标位置（P ′）；此时O 2P ＝u ，O 2P ′＝v 。

用自准法测凹透镜焦距的要领是固定箭物，取凸透镜与箭物间距略小于两倍凸透镜的焦距后固定凸透镜（O1），记下像的坐标位置（P）；再放凹透镜和平面镜于O1P之间，移动凹透镜，看到箭物平面上成清晰倒立实像时，记下凹透镜的坐标位置（O2），则有f2＝O2P。