应用光学实验教材2

应用光学实验

指导书

华中科技大学 光电子实验教学中心2011年9月

目 录

实验一 用环式球径仪测量球面曲率半径.............................................................1 实验二 实验三 实验四 实验五 实验六 实验七 实验八 平面光学零件光学不平行度测量（自准直法）.....................................7 透镜焦距测量（放大率法）...................................................................13 照相物相对孔径测量...............................................................................17 望远镜光学特性参数测量.......................................................................19 平行光管调校...........................................................................................26 显微镜光学特性参数测量.......................................................................31 光学玻璃或液体的折射率和色散测量（临界角法）...........................37

实验一 用环式球径仪测量球面曲率半径

一、实验目的

1．熟悉环式球径仪的结构原理，掌握该仪器的使用方法。 2．掌握利用环式球径仪测量球面曲率半径的原理、方法。 二、实验原理

用环式球径仪测量球面曲率半径的原理是，通过测量某部分球面对应的矢高及弦半径，计算该球面的曲率半径。这种方法属于间接测量法。

由图1-1的几何关系得到

xr2

R=+R (1-1)

2xR2

式中 R——球面曲率半径； r——一部分球面的弦半径； xR——对应该部分球面的矢高。

若测量r、xR，则利用公式（1-1）可计算球面曲率半径R。

为准确地测量弦半径r值，一般采用一定尺寸的测量环，环半径

r是经过精密测量的，作为已知数

据，所以实际测量球面曲率半径R时，只要测出矢高xR即可。

为提高测量精度，在测量环上装有已知半径为ρ的三个小钢球。测量时使被测球面与三个小钢球接触，如图1-2所示。

由图中几何关系可得到计算球面曲率半径的公式为

图1-1 球面曲率半径与矢高

xr2

R=+R±ρ

(1-2)

2xR2

1

式中 r——三个钢球中心决定的圆半径； xR——三个钢球顶点决定的平面到被测球面顶点的距离。 当被测式中ρ前的符号，球面为凹面时取“+”；为凸面时取“-”。

三、实验仪器设备 该方法测量曲率半径用的环式球径仪主要由三个部分组成：

1．测量环

测量环是被测件的定位元件。环式球径仪一般备有七至九个不同r值的环，以便测量不同口径的零件时选用。环上分布三个小钢球，半径小的环制成刃边形式。三个小钢球中心决定的圆半径为小钢球半径ρ是事先精密测量的，并列入仪器的说明书中。

2．测量杆

测量杆位于测量环的中央，并可以在与三个小钢球中心决定的平面垂直的方向移动。测量杆上装有0~~30mm的刻尺，作为测量xR值的长度标准器。采用重锤阻尼器使测量杆始终受一向上的力，测量时杆的顶端与放在测量环上的被测件相接触。

3．读数系统

图3为用阿基米德螺放测微目镜的球径仪光路图。采用读数显微镜读出测量杆上刻尺的刻度，读数显微镜的测微目镜有：阿基米德螺旋式（参看图1-4）；摆动平行平板式。它们的最小格值为0.001mm，用来细分测量杆上的刻尺。图-4的正确读书为：14.8155mm。

图1-2 球面曲率半径测量原理图

a）被测球面为凸面 b）被测球面为凹面

2

图1-3 球径仪光路图

1-反光镜 2-滤光镜 3-保护玻璃 4-刻尺 5-平板玻璃 6-显微镜物镜 7-棱镜

8-螺旋线分划板 9-固定分划板 10-目镜

图1-4 螺旋测微仪读数视场

3

四、实验内容和步骤

（1）调整反射镜使视场中达到满意的亮度。 （2）调整目镜使视场中的分划清晰。

（3）根据被测件口径选择测量环，使其获得尽量大的xR值。将选取好的测量环装在仪器上。

（4）确定测量零位。首先放松测量杆的锁紧螺钉，将测量杆上移，控制手轮使测量杆头部不超出测量环，将平晶放在测量环上。测量杆头部轻轻与平晶接触。此时读数并记录。该读数为零位读数，用x1表示。

（5）取下平晶，放上被测零件，使测量杆头部与被测球面接触。记录此时读数为x2。五、实验数据记录和处理

（1）对刻尺刻度值误差的修正 设刻尺在两读数x1和x2处的修正值分别为Δx1和

Δx2（说明书中列表给出刻尺刻度的修正值），则矢高x′R为

x′R=(x2 x1)+(Δx2 Δx1) (1-3)

（2）由被测件和平晶重量引起的测量环变形所造成的误差的修正 设由平晶和被测

′和Δx′件重量引起的测量环变形分别为Δx12，则矢高变化量为

′ Δx1′) (1-4) ΔxR=±(Δx2

式中被测球面为凹面取“+”，为凸面取“-”。

（3）计算矢高xR值 其计算公式为

′′xR=x′R±(Δx2 Δx1) (1-5)

2．计算球面曲率半径R

用式（1-5）计算出xR值，由仪器说明书查出所用测量环的r、ρ值，按式（1-2）计算被测球面的曲率半径。

3．计算测量误差σR

xR的测量误差由下式计算

222

σxR=±xR1+2σxR2+σxR3 (1-6)

式中

σxR1——刻尺分划修正后由刻度值误差引起的xR值误差，一般

σxR1=±0.0004mm；

4

σxR2——由测微目镜螺旋分划板螺距误差σs引起的xR值误差，σxR2=σs/β，

β为显微物镜垂轴放大率；

σxR3——显微镜对准误差。

测量半径R的误差为

r 21 r

σR=± x σr+4 x

R R

式中

2

2

22

+σρ 1 σxR (1-7)

2

σr——r的测量误差，一般σr=±0.001mm；

σρ——ρ的测量误差，一般σρ=±0.0005mm。

4．报导测量结果 六、思考题

1．利用环式球径仪如何较简便地测量半径相同的凸凹球面对板？ 2．环式球径仪的测量范围受什么因素限制？ 3．提高测量精度的途径是什么？

附不同型号的标准环半径参数分别见表1-1、表1-2；球径仪刻尺修正表见表1-3。

表1-1 JGQ-1型 球径仪测量环环号表

测量环号

测量环半径（mm）

钢球半径（mm）

No.7 内径7.4223

外径8.0306

No.8

内径5.0318 外径5.5356

5

表1-2 QJ-1型 球径仪测量环环号表

测量环号

测量环半径（mm）

钢球半径（mm）

7-57内 7-57外

表1-3 球径仪刻尺修正值表

注：每一格值×0.0001mm

间隔（mm）

0～1 1～2 2～3 3～4 4～5 5～6 6～7 7～8 8～9 9～10 10～11 11～12 12～13 13～14 14～15

6

5.0291 3.2509

—— ——

修正值 -0.1 -0.2 -0.2 -0.1 -0.3 -0.4 -0.3 -0.2 -0.3 -0.3 0 -0.2 -0.1 -0.3 -0.4

间隔（mm） 15～16 16～17 17～18 18～19 19～20 20～21 21～22 22～23 23～24 24～25 25～26 26～27 27～28 28～29 29～30

修正值 -0.2 -0.4 -0.5 -0.2 0.1 -0.1 0.2 0.3 0.4 0.2 -0.2 -0.2 -0.3 -0.5 -0.5

实验二 平面光学零件光学不平行度测量（自准直法）

一、实验目的

1．掌握光学测角仪的使用和测量平板玻璃不平行度的原理和方法。

2．掌握反射棱镜光学不平行度的概念和用光学测角仪测量反射棱镜光学不平行度的方法。

二、实验原理

光学测角仪是一带有角度分划板的自准直望远镜。图2-1是测量平板玻璃不平行度的原理图。

图2-1 光学测角仪测量不平行度

a）装置筒图 b）测量原理 c）视场

1-自准直目镜 2-分划板 3-自准直望远镜 4-被测平板玻璃 5-半透半反板

光源经半透半反板5照亮分划板。来自分划板上一点的光束经自准直望远镜3的物镜后成为平行光束，并入射到被测平板玻璃上。由前后表面分别反射回来，得到两束夹角为 的平行光，如图20-1b所示。最后在自准直望远镜的视场里见到两组互相分开的分划象，如图20-1c所示。如平板玻璃的不平行度为θ，自准直望远镜视场中对应的角值为 ，则有

θ=

式中 n——被测平板玻璃的折射率。

2n

(2-1)

大多数自准直望远镜的分划板上标注的角度值都是实际值的一半，所以这时可在分划板上读得两象分开的角距离Φ，则被测平板的不平行度θ为

7

θ=

Φ

(2-2) n

反射棱镜可以沿着反射面依次展开成一平行平板玻璃。如果反射棱镜存在角度误差和棱镜，则展开后为一有不平行度的平板玻璃。它称为反射棱镜的光学不平行度。

反射棱镜的光学不平行度定义为当光线垂直入射面入射时，光线在出射前对出射面法线的夹角。把该夹角在平行入射光轴截面内的分量称为第一光学不平行度θI，在垂直于入射光轴截面内的分量称为第二光学不平行度θII。它们分别与反射棱镜的角度误差和棱差有关。这种关系可以有关的讲义和手册所附表格中查到。

反射棱镜的光学不平行度也可以用光学测角仪进行测量，图2-2是以DI-90°棱镜为例的测量原理图。

由自准直望远镜射出的平

图2-2 DI-90°棱镜光学不平行度测量

先光束，一部分由被测棱镜入射面直接反射回来，形成分划象1，如图所示。另一部分进入棱镜并由出射面反射回来，形成分划象2。由于被测棱镜存在光学不平行度，所以两组分划象互相分开。从图中可看出，这时可将两组分划象看成分别由展开后的平板玻璃前后表面反射回来的两束光形成。在自准直望远镜分划板上可直接读出在两垂直截面内分开的角值Φ和Φ′，注意到自准直望远镜分划板上标志角值常用实际角值的一半，则光学不平行度为

Φ

=θ Φ=nθI In

即 (2-3)

Φ′=nθII θ=Φ′

II n

从有关讲义和手册所附的表中可查出θI和θII与角度误差和棱差的关系，对DI-90°棱镜为

Φ δo= θI=δ45o 45n

则

(2-4)

′Φ=θ1.4rA II r=A 1.4n

8

式中

δ45——DI-90°棱镜的两45°角的实际值之差；

o

rA——棱差。

三、实验仪器设备

平板玻璃的不平行度用单管光学测角仪测量，棱镜的光学不平行度用双管光学测角仪测量。

1．单管光学测角仪

光学测角仪通常称为比较测角仪，图2-3是JZ1型单管比较测角仪，它由自准直望远镜和工作台组成。只要松开手柄3、5、7，即可把自准直望远镜的光轴在垂直平面内调节到任意位置。仪器光路筒图、分划板刻线和视场参看实验二十二。

2．双管光学测角仪

图2-4是双管光学测角仪的照片。通常称为双管比较测角仪。在实际中只用其中一支自准直望远镜。图2-5是自准直望远镜的光学系统简图。它使用的是阿贝式自准直目镜，在视场中看到反射回来的被照亮十字线的亮象。使用该仪器测量反射棱镜的光学不平行度时，应注意到光路中直角棱镜的转象作用。

图2-3 JZ1光学测角仪

1-工作台 2-自准直望远镜

3、5、7-锁紧手柄 4-立柱

6-夹紧箍 8-分划板调节螺钉 9-自准直目镜

图2-4 GXY型双管比较测角仪

1-基座 2-支承座 3、4-自准直望远镜 5-工作台 6、7-镜管锁紧螺钉 8-轴套座

9、10-调节手轮 11-直角棱镜 12-照明器 13-附件抽屉盒

9

图2-5 GXY型双管比较测角仪光学系统

1-目镜 2-照明小棱镜 3-小灯泡 4-分划板 5-直角棱镜 6-物镜 7-工作台成被测件表面

四、实验内容和步骤 本实验包括下列内容：

1）在单管光学测角仪上测量平板玻璃的不平行度。

2）在双管比较测角仪上测量DI-90°棱镜的光学不平行度，并分析该棱镜的角度误差和棱差。

3）在双管比较测角仪上测量DII-90°棱镜的光学不平行度，并分析该棱镜的角度误差和棱差。

测量平板玻璃不平行度的步骤如下： （1）将被测平板玻璃放在工作台上。为防止滑动，可在工作台上垫一张镜头纸。

（2）将自准直望远镜调节到使光轴与平板玻璃表面垂直。由于存在不平行度，在视场中可见到两组分开的亮刻线象。

（3）在工作台上旋转被测平板玻璃，此时在视场中见到两亮刻线象相对移动。直到水平暗刻线分划与两亮刻线相交在相同的亮刻线的刻线值处，如图2-6所示。

（4）

注意到分划板上刻线角值标注是

10

图2-6 测量平板不平行度的视场

图2-7 测量DI-90°棱镜的视场

实际角值的一半，读出两亮刻线象分开的角值Φ，用式（2-2）计算不平行度。

（5）利用在被测平板背面哈气的办法，判别被测平板的厚薄端。 测量DI-90°棱镜光学不平行度的步骤如下：

（1）将被测棱镜放置在双管比较测角仪的工作台上，使其中一镜管对向棱镜的入射面。

（2）调节工作台和自准直望远镜镜管，使视场中见到分别由被测棱镜入射面和出射面反射回来的亮十字线象，并调节到两亮十字线象分别拉在分划板的垂直分划线和水平分划线上，如图2-7所示。

（3）注意到分划板上刻线的角值标注是实际角值的一半，读出两亮十字线象分开的角值，并用式（2-3）计算出θI和θII，进一步分板棱镜的角度误差和棱差。

（4）利用在棱镜斜面上哈气的办法，分析由于棱差所形成的大小端。 测量DII-180°棱镜光学不平行度的步骤如下：

（1）使同一块被测棱镜的斜面对向自准直望远镜，作为DII-180°棱镜使用。

（2）调节工作台和自准直望远镜镜管，直到在视场中见到5组反射回来的亮十字线象，如图2-8所示。

（3）分析各亮十字线象产生的原因，读出亮十字线象分开的角值，并计算出θI和

θII。

（4）在有关讲义和手册中查得关系式，计算出被测棱镜的角度误差⊿90值的正负和由棱差引起的大小端。

五、实验数据记录和处理

图2-8 测量DII-180°棱镜的视场

测量平板玻璃不平行度时记录在表2-1中，测量反射棱镜光学不平行度时记录在表2-2中。

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表2-1 光学测角仪测量平板玻璃不平行度的记录表格

表2-2 光学测角仪测量反射棱镜光学不平行度的记录表格

被测件 DI-90° 棱镜

视场

被测件编号___________

数据 已知数据

n=

测量数据

用在斜面上哈气的办法判别两个45°角的大小和由棱差引起的大小端

DII-180° 棱镜

被测件编号___________

Φ=Φ′=

计算结果

θI=δ45=

n=

θII=

rA=

已知数据 测量数据

Φ=Φ′=

用挡掉一半入射光束的办法判别直角误差⊿90的正负，以及由棱差rA引起的大小端

计算结果

θI=θII=

rA=

⊿90=

六、思考题

1．在测量DII-180°棱镜时，在视场中看到五组亮十字线象中，有两组象比其它象要亮得多，而且它们不随被测棱镜在主截面内转动而移动，为什么？

2．实验中用同一块棱镜分别作为DI-90°和DII-180°棱镜测量不平等度，最后所得到的棱镜rA结果是否应相等？实际测量结构怎样？为什么？

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实验三 透镜焦距测量（放大率法）

一、实验目的

1．学会运用放大率原理测量透镜焦距。 2．掌握用焦距仪测量焦距的测试技术。 二、实验原理

正透镜焦距测量原理如图3-1所示。被测透镜位于平行光管物镜前，平行光管物镜焦面上玻罗板的一对刻线就成象在被测透镜的焦面上。在此焦面上直接用

′时，测微目镜测量刻线象的线距y0

按式（3-6）计算焦距。

通过测量显微镜测得刻线象的距离y′时，按下式计算被测透镜的焦距f′。

图

3-1 测量负透镜焦距的原理图

′f′=fC

y′

(3-1) y0β

图3-2书馆 焦距仪示意图

1-平行光管 2-透镜夹持器 3-测量显微镜 4-导轨

′——平行光管物镜焦距； 式中 fC

y0——玻罗板上所选用线对的间距；

β——测量显微镜物镜的垂轴放大率

′和y0是预先精确测出的已知值。这样，只要测定刻线象的间距y′，由式（3-1）fC

就可以计算出被测透镜的焦距f′。

本方法还可以测量负透镜的焦距，其光路如图3-1所示。焦距的计算公式为]

′f′= fC

y′

(3-2) y0β

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必须指出，由于负透镜成虚象，用测量显微镜观测这个象时，显微镜的工作距离必须大于负透镜的焦距，否则看不到玻罗板上的刻线象。

基于上述原理测量透镜焦距的放大率法是目前最常用的方法。该方法所用设备简单，测量范围较大，测量精度较高而且操作简便。这种方法主要用于测量望远物镜、照相物镜和目镜的焦距，也可以用于生产中检验正、负透镜的焦距和顶焦距。

三、实验仪器设备 焦距仪（或光具座），高斯目镜，可调式平面反射镜，标准刻尺，被测正、负透镜。

焦距仪的示意图如图3-2所示，图3-3为焦距仪光学系统图，同时在图中画出了各分划板的图形。平行光管中玻罗板上共有五对刻线，最外面的一对长刻线的间距为20mm，其余的

每对刻线的间距依次分别为10、4、2、1mm。这些刻线亦可代替标准刻尺检查显微物镜的垂轴放大率。

测量显微镜安装在一个可作纵、横向和上下调节的底座上。在测量显微镜的目镜焦面上装有固定的分划板，共分八格，格值为1mm，用于测量焦距时读取整数部分，小数部分由目镜测微鼓轮上读取。转动测微鼓轮时，可动分划板上的十字线及二垂直平行线同时移动，测微鼓轮每转一周，十字线移过固定分划板的一格，测微鼓轮斜面上刻有100格，格值为0.01mm。

四、实验内容和步骤

图3-3 焦距仪光学系统图

1-光源 2-毛玻璃 3-玻罗板 4-平行光管物镜 5-被测透镜 6-测量显微镜物镜 7-可动分划板 8-固定分划板 9-目镜

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（1）用自准直法检查玻罗板刻线面是否处于平行光管物镜的焦面上。平行光管外貌如图3-4所示。取下照明灯座5，换上高斯目镜，并在平行光管前安置可调式平面反射镜，用清晰度法或消视差法检查。若需校正，应按实验三十三的步骤进行操作。

（2）检查玻罗板的中心是否位于物镜的光轴上。仍用上述的自准直装置。调节反射镜，使玻罗板刻线的自准直象与对应

的刻线生命。松开十字头螺钉2（见图3-4），将光管转过180°，若玻罗板刻线的自准直象与对应的刻线横向错开，说明玻罗板中心偏离光轴。在平行光管上有四只调节螺钉5，当将玻罗板的刻线与水平面平行放置时，对径调节螺钉的连线处于垂直和水平位置。用1/2调节法进行调整，即先估计水平和垂直方向的错开量，然后调节反射镜使刻线的自准直象移向刻线，移动的距离为错开量的1/2，再调节平行光管的四只调节螺钉，使刻线的自准直象与对应的刻线重合。此后再将平行光管旋转180°，将看到刻线与其自准直象虽不重合，但错一量已不大。用上法反复仔细调节，直到旋转平行光管时刻线对的中心与它的自准直象始终重合为止。

（3）测量显微物镜的实际放大倍数。通过测量显微镜测量中间象时，显微物镜的选择应考虑被测透镜焦距的长短。测量长焦距透镜或负透镜时，应选用低倍率的显微物镜，反之则应选用高倍率显微物镜。将选好的物镜旋到镜筒上，在物镜的前面放置标准刻尺，使显微镜对刻尺调焦，直至刻尺清晰地成象在显微镜的视场中，转动测微目镜或刻尺，使目镜中叉丝的移动方向与刻尺的刻线垂直，测出显微物镜的实际放大率。

（4）安装并调整被测物镜，使其光轴与平行光管没轴一致。从平行光管后面顺光轴方向在垂直和水平面内观察被测物镜，将透镜面所成的光源象调整到处于一条直线上，这就标志被测物镜与平行光管的光轴一致了。

（5）调节测量显微镜，首先把玻罗板的刻线象调到视场中，前后移动显微镜，若刻线象对称地弥散，表明显微镜光轴与平行光管、被测物镜的光轴一致。微调显微镜，使玻

罗板的刻线象无视差地处于测微目镜分划板上。转动测微目镜，使其叉丝移动方向与玻罗

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图3-4 平行光管外貌

1-物镜座 2-十字头螺钉 3-底座 4-镜管 5-分划板调节螺钉

6-照明灯座 7-变压器 8-插头

板刻线方向相垂直。

（6）用测微目镜对所选定的那组刻线读数。 （7）计算被测透镜的焦距f′。

为了能达到预期的测量精度，在实验过程中还应注意以下两点： 1）被测透镜的焦距最好不大于平行光管焦距的1/2。

2）在测量中，选择玻罗板上刻线间距y0时应考虑被测透镜所允许的成象视场大小，在保证测量精度的前提下尽量选小一些，以减小轴外象差的影响。

五、实验数据记录和处理

用放大率法测量焦距的测量数据记入表3-1，并分析测试结果的精度。

表3-1 透镜焦距测量数据记录和处理表

被测透镜编号：______________ 平行光管焦距 测量显微镜物镜的倍率 选用玻罗板刻线间距

复测 平均

刻线象间距的测得值 被测透镜焦距值

′=__________mm fC

β=__________

y0=__________mm

左刻线读数/mm

右刻线读数/mm

y= mm y′

′= mm fC

y0β

f′=

六、思考题

1．用焦距仪按放大率法测量透镜焦距，其测量精度和哪些因素有关？为保证测量精度，应如何进行测量前的准备？

2．当测量显微镜物镜的倍率不为1时，应怎样确定分划板刻线间距经被测透镜后的

×

′？ 象距y0

3．放大率法测量透镜焦距的原理是否也适用于测量负透镜？试说明测负透镜焦距时有哪些要求。

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实验四 照相物相对孔径测量

一、实验目的

掌握测量照相物镜相对孔径的原理和方法。 二、实验原理

照相物镜相对孔径是指入射光瞳直径D与其焦距f′的比值，即

D

。物镜相对孔径越′f

大，其象面上的照度越大，理论分辨率也越高，所以用相对孔径能表征照相物镜的特性，故

D

是照相物镜一重要特性常数。通常用相对孔径的倒数来表征这一特性，并用符号F表f′

f′

，称F为光阑指数或光圈、F数等。 D

示即F=

照相物镜的相对孔径可以分别通过测量照相物镜的焦距和入射光瞳值，然后通过计算确定。显然，在光具座测量装置上可以完成焦距和入射光瞳直径的测量。

焦距测量原理见实验三。

照相物镜入射光瞳直径可通过测量物镜有效光阑被物方光学系统所成象的直径确定。由于一般照相物镜的入射光瞳都是位于光组中间位置上，所以用测量显微镜对入射光瞳调焦时，其工作距离一定要有足够的长度方能使用。

三、实验仪器设备

光具座（或焦距仪），毛玻璃屏，被测照相物镜。 四、实验内容和步骤 1．测量照相物镜焦距f 测量步骤见实验三。

2．测量照相物镜入射光瞳直径D

在焦距仪上完成物镜焦距的测量后，从透镜夹持器上取下照相物镜，将其调转180°，使物方对向测量显微镜，并将其重新安放在夹持器上。在原来平行光管物镜处设置一漫射屏，就可以进行入射光瞳直接测量。测量时，光源经过漫射屏以漫射光照明被测物镜的有效光阑。测量显微镜直接对入射光瞳调焦，待清楚地看到有效光阑的象，然后移动显微镜，用测微目镜分划板上的刻线先后对准入射光瞳直径方向的两个边缘，从测量机构上读取两个读数之差就是被测照相物镜的入射光瞳直径。

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一般照相物镜的有效光阑的形状不一定是很规则的圆形，所以在测量时可以旋转被测物镜，测量出几个方向的直径值，最后取它们的平均值作为测量结果。

五、测量数据记录和处理

焦距测量数据的记录和处理见表34-1。物镜入瞳直径的测量数据记入表4-1。 六、思考题

1．测量照相物镜的入射光瞳直径时，为什么采用漫射光源照明有效光阑？

2．当照相物镜的有效光阑形状与圆形相差较大时，应考虑什么方案测量出入射光瞳的直径？

表4-1 照相物镜入射光瞳直径测量数据记录表

被测物镜编号：_____________ 复 测

左侧读数

右侧读数

平 均

入射光瞳直径D= mm 照相物镜相对孔径测量值

D= ′f

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实验五 望远镜光学特性参数测量

一、实验目的

1．深入了解望远镜的各种光学特性。

2．掌握望远镜的出瞳直径、出瞳距离、放大率、视场、视度和视差的基本测量方法。 二、实验原理

望远镜的光学特性参数有：出瞳直径和出瞳距离、放大率和视场、视度和视差以及透射比和分辨率等。关于望远镜的透射比和分辨率的测量将分别在光学系统的光度特性测量和分辨率测量的实验中进行。现将测量望远镜参数的实验原理简述如下：

1．望远镜的出瞳直径和出瞳距离

在几何光学中，把限制轴上点光束孔径的光阑称为孔径光阑；把限制光学仪器所能观察到的视场大小的光阑称为视场光阑。把孔径光阑经过它的前方所有的光学系统部分所成的象称为入瞳，把孔径光阑经过它的后方所有的光学系统部分所成的象称为出瞳。

图5-1是最简单的刻普勒望远镜的光路示意图。从图中可以看出，限制入光学系统的轴上点光束孔径的是物镜框，因此物镜框是孔径光阑。限制望远镜所能观察到的视场大小的是分划板框，所以分划板框是视场光阑。由于孔径光阑的前方已没有其它光学系统，因此这个光学系统的入瞳就是孔径光阑本身（即物镜框）。孔径光阑经过它的后方所有光学系统（图中是分划板和目镜）所成的象就是出瞳，如图5-1所示。出瞳到目镜最后一个表

′来表示，见图5-1。

面的距离就是出瞳距离，用lz

图5-1 望远镜的光路示意图

1-物镜 2-物镜框(孔径光阑、入瞳) 3-分划板 4-分划板框(视场光阑) 5-目镜 6-目镜框 7-出瞳

2．望远镜的放大率

通常望远镜的放大率是指视放大率，用Γ来表示。所谓视放大率是指当人眼分别通过

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