光具組基點地測定及大數(shù)據(jù)的處理

實用標準文案曲靖師 學院物理系實驗報告實驗題目：光具組基點的測定專 業(yè)：物理學精彩文檔實用標準文案班級學號：2011121149姓 名：旭組 別：第三組實驗時間：2012年5月31日【實驗?zāi)康募耙蟆?.成像法確定光具組的基點位置，驗證高斯公式；2.利用測節(jié)器原理，確定透鏡組的基點位置；3.進一步了解光學系統(tǒng)基點的性質(zhì)?！緦嶒炘怼抗鈱W儀器中常用的光學系統(tǒng)， 一般都是由單透鏡或膠合透鏡等球面系統(tǒng)共軸構(gòu)成， 對于由薄透鏡組合成的共軸球面系統(tǒng)，其物和像的位置可由高斯公式：1 1 1s s f確定式f為系統(tǒng)的像方焦距， s為像距，s為像距。物距是從第一主面到物的距離，像距是從第二主面到像的距離，系統(tǒng)的像方焦距是從第二主面像方焦點的距離。各量的符號從各相應(yīng)主面，沿光線進行方向測量為正，反向為負。共軸球面系統(tǒng)的物和像的位置，還可由牛頓公式表示：xx ff f f即式中x為從物方焦點量起的物方焦點到物的距離， x為從物方焦點量起的像方焦點到像的距離 ,物方焦距f和像方焦距 f分別是第一、第二主面量到物方焦點的距離 ,符號規(guī)則同上,共軸球面系統(tǒng)的基點、基精彩文檔實用標準文案面具有如下的特點：主點和主面若將物體垂直于系統(tǒng)的光軸放置在第一主點 H處，則必成一個與物體同樣大小的正立像于第二主點 H處，即主點是橫向放大率 =+1 的一對共軛點，過主軸垂直于光軸的平面，分別稱為第一、第二主面。節(jié)點和節(jié)面節(jié)點是放大率 =+1 的一共軛點，入射光線（或其延長線）通過第一節(jié)點N時，出射光線（或其延長線）比通過第二節(jié)點 N，并與N的入射光線平行，過節(jié)點垂直于光軸的平面分別稱為第一、第二節(jié)面。當共軸球面系統(tǒng)處于同一媒質(zhì)時，兩主點分別與兩節(jié)點重合。焦點和焦面平行于系統(tǒng)主軸的平行光束 ,經(jīng)系統(tǒng)折射后與主軸的交點 F稱為像方焦點；過 F垂直于主軸的面稱為像方焦面。第二主點 H到像方焦點F的距離，稱系統(tǒng)的像方焦距 f ，此外，還有物方焦點 F、焦面和焦距f。顯然，薄透鏡的兩主平面與透鏡的光心重合，而共軸球面系統(tǒng)兩主點的位置，將隨各組合透鏡或折射面的焦距和系統(tǒng)的空間特性而異，下面以兩個薄透鏡的組合為例進行討論，設(shè)兩薄透鏡的像方焦距分別為f1和f2，兩透鏡之間的距離為 d，則透鏡組的像方焦距 f可由下式求出：f

f1f2d,fff1f2兩點間位置lf2d,lf1df1f2dff2d1計算時注意l是從第二透鏡光心量起， L是從第一透鏡光心量起，（試分析二凸透鏡組成的光具組）4.用測節(jié)器測定光具組基點的原理設(shè)有一束平行光入射于由兩片薄透鏡組成的光具組， 光具組與平行光束共軸，光線通過光具組后，會聚于白屏上的 Q點，此 Q點即光具組的像方焦距 f，以垂直于平行光的某一方向為軸，將光具組轉(zhuǎn)動一小角度，可有如下兩種情況：（1）回轉(zhuǎn)軸恰好通過光具組的第二節(jié)點 N因為入射第一節(jié)點 N點精彩文檔實用標準文案光線必從第二節(jié)點 N射出,而且出射光平行于入射光 ,現(xiàn)在N未動,入射光方向未變 ,所以通過光具組的光束,仍然會聚于交平面上的 Q點,但是這時光具組的像方焦點 F已離開Q點，嚴格講，回轉(zhuǎn)后像清晰度稍差。2）回轉(zhuǎn)軸未通過光具組的第二節(jié)點N由于第二節(jié)點N未在回轉(zhuǎn)軸上所以光具組轉(zhuǎn)動后，N出現(xiàn)移動，但由于N的出射仍然平行于入射光，所以由N出射的光線和前一情景相比將出現(xiàn)平移，光束的會聚點將從Q移到Q5.透鏡組兩次成像法測定光具組幾點原理兩焦距分別為 f1、f2的透鏡，在光具座上以確定的間距 d組合，移動透鏡組或光屏，使分別生成與物等高像和二倍物高，設(shè)從透鏡組第一界面量到物的距離為從透鏡組第一界面到物的距離為a，透鏡組第二面到物的距離為 b，透鏡組第一界面量到主面的距離為 l，透鏡組第二界面到物的距離為l（距離量取順光為正，逆光為負）則有高斯公式和橫向放大率關(guān)系可知s1（1）生物與物等高像時， 1 s1 1，各距離之間幾何關(guān)系如下：s1 s1 2fa1 s1 lb1s1l所以有l(wèi)a12f（2）生物二倍物高像時有s22s2b2 s2 l

lb12f2s22s23fa2s2l所以有 l a2 32f l b2 3f f b2 b1將上式聯(lián)立可求出駐點位置 l,l【實驗儀器和用具】光具座、測節(jié)器、薄透鏡（幾片） 、物屏、白屏、光源、準直透鏡（焦距大一些） ，平面反射鏡?！緦嶒炄荨烤饰臋n實用標準文案一、利用公式計算給定透鏡的基點位置二、用測節(jié)器測定給定透鏡組得基點位置PLL1LSL2OP'S*RO'圖5—4—3（１）測量透鏡L1和L2的焦距f1'、f2'（L1、L2為組成光具組的二薄透鏡）。（２）將L1和L2按d(f1'f2')組成光具組置于測節(jié)器的滑槽上。（３）按圖5－4—3所示，將光源S、物屏P、準直物鏡L、測節(jié)器R及白屏P'置于光具座上時，調(diào)節(jié)其共軸。（４）用自準方法調(diào)節(jié)物屏P位于準直物鏡L的物方焦面上，調(diào)好后P和L的位置均不要再移動。（５）照亮物屏P，移動白屏P'得到清晰的像，輕輕少許轉(zhuǎn)動滑槽，從像的移動判斷n'的位置，逐漸移動光具組LS，直至其第二節(jié)點N'在轉(zhuǎn)軸OO'上為止。（可用放大鏡觀察像）。記錄OO'軸和焦點F'相對于L2的位置，重復(fù)幾次。（６）將光具組轉(zhuǎn) 180度，此時原來的節(jié)點 N成為N'，同上進行測量。（７）繪圖表示光具組主面及焦點的位置，計算焦距 f'之值。三、兩次成像法測定給定透鏡組得基點位置數(shù)據(jù)處理：f1f2'dab物屏凸透鏡物屏凸透鏡左右a1a2b1b2L1/cmL2/cm028.10028.6037.0052.8030.5019.0046.2026.60028.12028.6337.0252.8030.5219.0146.1826.40028.13028.6237.0052.8230.5018.8846.2026.58028.10028.6037.0152.8030.5118.9646.1626.60028.11028.6237.0052.8030.5219.0146.2026.58f128.11cmf228.60cmd15.80cma130.51cma218.97cm精彩文檔實用標準文案b146.19cmb226.56cmff1f2d,fffb2b1=19.59cmf1f215x)2=0.0058UB儀/3=0.0058UA(xin1i1UcUA2UB20.0018f'=19.590.0018cmlf2d,lf1dl10.67cmff2df1f2d115x)2=0.UB儀/3=0.0058UAn(xi1i1UcUA2UB20.0017l=10.670.0017cm15x)2=0.UB儀/3=0.0058UA(xin1i1UcUA2UB20.0017l’=-10.67 0.0017H(N)’H(N)F’Q3.26cm2.15cmFP精彩文檔d=6.21cm‘f=19.59cm