光学平台组件实验

光学平台组件应用实验

实验内容：

第一次课

熟悉平台组件功能和光路调整，利用光学平台提供的组件完成光学实验，

1.测薄凸透镜焦距

2.自组望远镜系统

3.平行光产生和检验

第二次课

利用光学平台提供的组件完成偏振光实验

1.偏振光的产生于检验

2.布儒斯特角测定

3.验证马吕斯定律

4.了解波片作用，研究圆偏光和椭偏光产生和检验

光学平台组件清单

光学平台组件应用实验参考资料

目录

1.Equation Chapter 1 Section 1光学平台组件应用实验 (4)

1.1.光学实验基础知识 (4)

基本常识 (4)

基本知识 (4)

1.2.光学平台组件的工作原理及调试方法 (5)

实验目的 (5)

实验原理 (5)

实验步骤 (10)

思考题 (10)

1.3.薄透镜焦距测量及透镜系统基点位置测量 (10)

1.3.1.自准直法测焦距 (11)

1.3.2.二次成像法（位移法）测焦距 (13)

1.3.3.透镜系统基点测量 (14)

1.4.显微镜与望远镜原理与应用 (17)

1.4.1.显微镜搭建与光学系统分辨率检测 (17)

1.4.2.望远系统的搭建和参数测量 (20)

1.5.偏振光实验 (23)

实验目的 (24)

实验原理 (24)

实验器材 (28)

实验步骤 (28)

1.光学平台组件应用实验

1.1.光学实验基础知识

基本常识

光学平台提供水平、稳定的台面，一般平台都需要进行隔振等措施，保证其不受外界因素干扰，使实验正常进行。

所有光学镜片(透镜、平面镜、棱镜、光栅、波片、偏振片、分光镜等等)通光面不能用手触摸，需要清洁时必须用专用镜头纸。

用于固定镜片的支架上的固定螺钉和调节螺钉要轻扭。

白炽灯是复色光源（白光－由红、澄、黄、绿、青、蓝、紫色光混合而成）；汞灯是由部分线状谱的光混合成的复色光源；钠灯是准单色光源（有两条非常相近的波长），可以用于干涉实验的光源，只是光强较弱不方便观测；激光是单色光源（一种波长），是用于干涉实验的光源。

用于实验的光学仪器，在做实验前应首先了解各部分的调节功能、作用和调节范围，以及标尺的读数方法。

基本知识

光学实验仪器（如：分光计、迈克尔逊干涉仪、读数显微镜、棱镜摄谱仪），可以用来做多种测试实验。分光计可以用于三棱镜的顶角角度测量，某一波长的色散及色散曲线测量，光栅衍射及光谱观测，某透明体的折射率测量。实验用光源有汞灯、钠灯或激光器。迈克尔逊干涉仪可以用于未知激光波长的实验测量，微位移的测量，当用平行光入射时，还可以进行面形变、气体折射率或温度场的实验观测。读数显微镜以钠灯为光源可以进行微小尺寸、球面半径的测量，还可以进行固体热胀系数、液体折射率等的测量。棱镜摄谱仪可以拍摄各种光源（复色光）的光谱，还可以测量某一线状光的波长。

在光具座上可进行的光学实验有：薄透镜的焦距测定，典型光学系统（显微镜、望远镜）的设计，偏振现象的观测，双棱镜的干涉、激光或钠光灯的波长测量等。

在光学平台上可以进行各种各样的光学实验，除上述的各种光学实验外，还可以进行许多设计性和研究性的实验、全息干涉测量或全息照相实验。

全息照相分为两个步骤：全息记录和再现。从物理角度说，全息记录是两束光（物光和参考光）的干涉图样的拍摄和冲洗；全息再现是通过干涉图片产生的衍射图像。

所有干涉类的实验，防震是最重要的要求，其次，根据光的时间相干性，进行干涉的两束激光（或钠光）只能从一个光源分出（分振幅或分波面），且两束光的光程差不能太大。两个同样的激光器会因为此而不能进行干涉。

1.2. 光学平台组件的工作原理及调试方法

本实验介绍光学系统主要部件的设计原理和基本调试方法，其中基本技能的训练同样适用于其他光学实验。

实验目的

（1） 了解光学系统主要部件的设计原理，熟悉其调节方法。 （2） 学习扩束准直系统的调节和使用。 （3） 学习平行光束的调整方法。

实验原理

1. 光学系统主要部件

光学系统，一般由光源、光路转向系统、分光系统、扩束系统、成象系统及各种专用部件构成。

（1） 光源：用于产生实验所用的光，根据实验需要采用不同的光源，常用光

源有卤素灯、汞灯、钠灯、氦氖激光等。

（2） 光路转向系统：主要包括光束升降器及各种反光镜。光束升降器能使激光束的高度提升及转向，有的光束升降器还带有俯仰微调装置；反光镜的功能是使光路转向。这两类组件中的光学元件都是外表面镀膜的反光镜。

（3） 分光系统：分光系统的功能是将一束激光按要求的比例分成两束，是全息实验及其它有关实验中不可缺少的部件。分光比 η 定义为

12

I I =

η

式中I 1、I 2是被分开的两光束的强度。

按照分光的原理，可分成几何分光及物理分光两大类。几何分光意味着在

能量分配的过程中，光束主要发生几何状态的变化，例如传播方向等，最常见的是利用折射及反射现象的分光镜；物理分光表示伴随能量分配，光波的物理状态（或结构）发生变化。例如偏振态的变化。按照分光比 的变化范围及形

式，又可分为分级分光及连续分光两类。

（4）扩束系统：通常是一个短焦距的透镜或透镜组（例如显微镜的物镜），用以把细窄的激光束扩大，使之照明整个物体或全息干板。扩束时，通常还需进行准直和空间滤波。

（5）成象系统：主要是傅立叶透镜，是一个高质量消象差的透镜。在一般系统中，用一对傅立叶透镜构成4F系统。在简单系统中，一个傅立叶透镜兼变换及成象作用。

光学系统各部件除激光器外都安装在可调支架上，通过可调螺旋支架能做上下、左右、前后的平动，及绕水平和垂直轴的小角度转动。

调节时手不要碰摸光学元件，不要对着光学元件呼气。各元件间的布局要合理，不要影响调节。部件的底部都有一个磁性表座，调好后，应将磁性表座锁紧在光学平台上。

2.扩束准直系统的调节和使用

激光束的面积很小，一般都需经过扩束及准直，必要时还需加上针孔滤波器，使其成为面积较大的均匀光斑。

激光扩束镜通常使用半球形扩束镜或显微镜物镜。在扩束镜的焦点上放置针孔滤波器，在针孔滤波器后面放置准直镜。准直透镜与扩束镜构成倒装的伽利略望远镜系统，如图1-1。

为了获得均匀的平行光，必须使光学元件的方位符合尽量减少像差的条件。首先应使激光束与全息台面平行，其他光学元件必须共轴。而且，要求发散或会聚的光束应朝向扩束镜及准直镜的曲率半径R大的表面或平面；平行光

应朝向R小的表面。通常可用灯丝的反射光来判断R的大小。

4

图1-1 伽利略望远镜系统

1 激光器

2 扩束镜

3 针孔滤波器

4 准直透镜

3.针孔滤波器

激光器发生的光束是高度相干的，即使遇到很小的灰尘，散射后的光束也会产生干涉，形成很多斑点。扩束后这种斑点可以看得非常清楚。对于全息图来说，这些斑点就是“噪声”，其存在将影响全息图的质量。针孔滤波器的作用就是让所需要的光束从针孔中通过，而将经灰尘散射后的光挡住。其基本原理如下：

由频谱分析的原理我们知道，激光器发出的光束基本上是均匀的，其频谱成分主要是基频（零频），经灰尘散射后所形成的斑点的频谱成分主要是高频。从傅立叶光学关于空间滤波器的原理来分析，针孔滤波器就是一个低通滤波器。细窄平行的激光束射到扩束镜后，在扩束镜的后焦面上得到了频谱，将针孔滤波器放在后焦面（频谱面）上，并且仅让零频通过针孔而挡住了散射光的频谱，这时由针孔出射的就是非常干净的、均匀的光束。当针孔的中心准确地位于扩束镜后焦点时，针孔的出射光强与入射光强几乎没有什么差别。实际调节针孔是一件非常耐心细致的工作，需反复调节。

4.调整扩束镜

(1) 准备工作：先把激光束调到合适的高度，并使光束与工作台面平行。然后放上扩束镜。

(a)激光束与扩束镜光轴重合(b)激光束与扩束镜不同心(c)激光束与扩束镜方向不同

图1-2 扩束镜的光轴与激光束的光轴位置示意图

(2) 在扩束镜L1前放一中心带孔的光屏A，孔的直径约为3~5mm，让激光束无遮挡的通过，在扩束镜后也放一光屏B。A、B两个光屏离扩束镜约在

5~10cm左右。

调整好的扩束镜的光轴必须与激光束的光轴重合，如图1-2（a）所示，即要求两者同位置同方向。这可借助于A和B两个光屏上的光斑来判断是否达到了要求。可先调L1使屏上的光斑尽可能均匀、对称，可由调节L1的横向坐标来实

现。然后在屏上仔细找类似于牛顿环样的干涉圆环。由于光很弱或是没有调整好，圆环出现在远离中心的地方如图1-2 (b)所示，甚至看不到圆环。

干涉圆环是由扩束镜前后两曲面对入射光的部分反射，在屏上相干涉形成的，仔细找到出现在屏上的圆环，然后慢慢调整扩束镜的两个旋转微调，直到A、B二屏上的圆环中心与激光束重合为止。通常要反复几次调平移微调及旋转微调才能达到。调好的圆环如图1-3(a)所示。

(a)已调准(b)未调准

图1-3干涉圆环图样

5.调针孔滤波器

由于针孔滤波器微调机构的x、y、z三个方向的平移范围很小，一般只有

3~5mm，所以开始要用光屏找到光束会聚点的位置。使针孔的三个微调旋钮都处在可调的中间部位。然后把针孔架放好，使针孔尽可能处于焦点处。一开始从针孔中过来的光可能很少，只能用肉眼对着针孔的后面观察才能看到一点亮光。为了调整有效，这时应把下面的磁性座锁紧。先仔细微调x方向和y方向，使透过的光最强。如看不到通过针孔的光，可采用离焦法。使针孔沿z轴向远离焦点的位置移动几毫米后再观察。这时针孔处于扩展的光场中，易于使光通过针孔，肉眼也便于观察。如果无论如何也看不到针孔的光，就可能是针孔被灰尘堵塞，可用吹气球把灰尘吹掉。

6.微调针孔最佳位置

当用肉眼观察到通过针孔的光较强时，即可用光屏观察。依次调节x、y、z 三个方向的微动机构，使屏上的光越来越强。由于越接近最佳位置，越容易失调，稍有偏离，屏上的光就会完全消失，所以要尽量仔细、轻微、缓慢的进行。x、y、z三个方向的平移微调钮，要一个一个地调，不要两个一起调。三个调好之后要锁紧，使处于最佳位置。

7.平行光的产生与检验

激光束经过扩束镜会聚及针孔滤波器后，由针孔出射的是一束发散的同心

光束，一般要用准直镜将它调成平行光。

准直镜一般用口径较大焦距较长的双胶合透镜来担任，这样可以得到面积较大的光束，处理较大的图象。在要求不太高的场合，用薄的单片凸透镜也可

以。下面介绍用准直镜获得平行光的方法。

（1）把准直镜放在针孔后面，使准直镜较平的一面对着扩束镜，另一面为光束的输出面。

（2）粗略移动准直镜，使其前焦点大致与扩束镜的后焦点（即针孔所在位置）重合。

（3）用光屏放在准直镜后观察输出光束与准直镜边框的影子，横向平移准直镜，使光斑处于框影的中央位置。

（4）旋转准直镜，使光轴与激光传播方向一致。可以从扩束镜前面顺着激光传播方向观察准直镜，可以看到随准直镜光轴转动的三个光点，此三个光点是激光束透过准直镜时，由透镜玻璃的三个球形表面部分反射回来的光形成的。当此三个光点的连线与激光束传播方向重合时（目视）即可认为准直镜的光轴方向已调好。

（5）用平晶检查输出光是否平行。

平晶是两个表面严格平行的一块玻璃。由薄膜干涉的理论知道，一束光射到平晶上后，在前、后两个界面反射的光束将发生干涉。由于平晶各处的厚度相等，故光程差由光的入射角度决定。当入射光调整为平行光时，光程差处处相等，整个光场上的光强应均匀分布，看不到干涉条纹。然而由于平晶两表面不可能绝对平行，而且其折射率也存在某种不均匀性，所以即使平行光照射时，也会看到干涉条纹，但这时干涉条纹的间隔应为最大。调节时，将平晶放在准直透镜后面使其与入射光成一角度，观察平晶前后表面反射光形成的干涉条纹，沿z轴平移准直透镜位置，直至条纹间隔为最大。如图1-4所示。

图 1-4 平晶检查输出光是否平行示意图

（6） 用自准直法检查输出光平行与否。可用一块平面反射镜，放在准直镜后，使准直镜的输出光经平面镜反射回来。并将针孔滤波器拿掉（可在调好平行光后再调针孔滤波器）。用一带孔的光屏放在扩束镜的会聚点上，使激光束从屏孔中无阻挡的通过。这样由平面镜反射回来的光经准直镜后又会聚到带孔的屏上。转动反射平面镜使会聚光斑在小孔的近旁。当前后移动准直镜时可看到光斑的大小在变化。当光斑最小时即认为已经调好，这时由准直镜输出的光为平行光。

实验步骤

（1） 将出射激光扩束。 （2） 用针孔滤波器滤波。

（3） 调节平行光，并用平晶和自准直法检查输出光平行度。

思考题

（1） 用平晶检查输出光时，为什么条纹最少时即为平行光？ （2） 用自准直法检查输出光时，为什么会聚光斑最小是即为平行光？

1.3. 薄透镜焦距测量及透镜系统基点位置测量

透镜分为会聚透镜和发散透镜两类，当透镜厚度与焦距相比甚小时，这种透镜称为薄透镜。如图1-5所示，设薄透镜的像方焦距为f '，物距为l ，对应的像距为l '，在近轴光线的条件下．透镜成像的高斯公式为

111l l f -=''

(1-1)

故

ll f l l '

'=

'

- (1-2)

图1-5 透镜成像原理图

应用上式时必须注意各物理量所适用的符号法则。在本实验中我们规定，距离自参考点(薄透镜光心)量起。与光线行进方向一致时为正，反之为负，运算时已知量须添加符号，未知量则根据求得结果中的符号判断其物理意义。

测量会聚透镜焦距的一般方法有：靠测量物距与像距求焦距。具体方法是：用反射照明光后的实物作为光源，其发出的光线经会聚透镜后，在一定条件下成实像，可用白屏获取实像加以观察，通过测定物距和像距，利用式(1-2)即可算出f 。但是此种方法精度不高。

1.3.1.自准直法测焦距

自准直法是光学实验中常用的方法。在光学信息处理中，自准直法测量透镜焦距，简单迅速，能直接测得透镜焦距的数值。在光学信息处理中，多使用相干的平行光束，而自准直法作为检测平行光的手段之一，仍不失为一种重要的方法。

1.实验目的

（1）学会调节光学系统共轴。

（2）掌握薄透镜焦距的常用测定方法。

（3）研究透镜成像的规律。

2.基本原理

如图1-6 自准直法测会聚透镜焦距原理图所示，若物体AB 正好处在透镜L的前焦面处，那么物体上各点发出的光经过透镜后，变成不同方向的平行

光，经透镜后方的反射镜M 把平行光反射回来，反射光经过透镜后，成一倒立的与原物大小相同的实象A ′B ′，像A ′B ′位于原物平面处。即成像于该透镜的前焦面上。此时物与透镜之间的距离就是透镜的焦距f ，它的大小可用刻度尺直接测量出来。

L M

A B

图 1-6 自准直法测会聚透镜焦距原理图

3. 实验仪器

（1） 激光平行光源（包括激光器,扩束镜，准直镜等） （2） 干板架 （3） 目标板

（4） 待测透镜（Φ = 40.0mm ，f = 200.0mm ） （5） 反射镜

（6） 二维调节透镜/反射镜支架 （7） 光学平台，支杆，调节支座 4. 实验步骤

（1）参照图 1-7 自准直光路装配图，沿滑轨装妥各器件，并调至共轴。

L

M

图 1-7 自准直光路装配图

（2）移动待测透镜，直至在目标板上获得镂空图案的倒立实像； （3）调整反射镜，并微调待测透镜，使像最清晰且与物等大（充满同一圆面积）；

（4）分别记下目标板和被测透镜的位置1a 、2a

； （5）计算：

12

f a a =-；

（6）重复几次实验，计算焦距，取平均值。

1.3.

2. 二次成像法（位移法）测焦距

二次成像法（也称位移法）测量焦距是通过两次成像，测量出相关数据，通过成像公式计算出透镜焦距。 1. 实验目的

（1） 学会调节光学系统共轴。

（2） 掌握薄透镜焦距的常用测定方法。 （3） 研究透镜成像的规律。 2. 基本原理

由透镜两次成像求焦距方法如下：

L

图 1-8 透镜两次成像原理图

当物体与白屏的距离4l f >时，保持其相对位置不变，则会聚透镜置于物体与白屏之间，可以找到两个位置，在白屏上都能看到清晰的像．如图 1-8 所示，透镜两位置之间的距离的绝对值为d ，运用物像的共扼对称性质，容易证

明

22

4l d f l

-'=

(1-3)

上式表明．只要测出d 和l ，就可以算出f '．由于是通过透镜两次成像而求得的f '，这种方法称为二次成像法或贝塞尔法．这种方法中不须考虑透镜本身的厚度，因此用这种方法测出的焦距一般较为准确． 3. 仪器用具

（1） 激光平行光源（包括激光器,扩束镜，准直镜等）

（2） 干板架 （3） 目标板

（4） 待测透镜（Φ=40.0mm ，f =80.0mm ） （5） 光屏

（6） 二维调节透镜/反射镜支架 （7） 导轨，滑块，支杆，调节支座等 4. 实验步骤

（1）布置各器件并调至共轴，使目标板与光屏之间的距离4l f '>； （2）移动待测透镜，使被照亮的目标板在光屏上成一清晰的放大像，记下待测透镜的位置1a 和目标板与分划板间的距离l ；

（3）再移动待测透镜，直至在像屏上成一清晰的缩小像，记下L 的位置

2a ，判断清晰像时在像屏位置放上反射镜，当目标板成像与目标图案完全重合时，为清晰像；

（4）计算：

12

d a a =-

（5）重复几次实验，计算焦距，取平均值。

1.3.3. 透镜系统基点测量

每个厚透镜及共轴球面透镜组都有六个基点。即两个焦点F ,F '；两个主

点H ,H '；两个节点N ,N '。 1. 实验目的

（1）了解透镜组的基点的一般特性 （2）学习测定光具组基点和焦距的方法 2. 基本原理

（1）主面和主点

若将物体垂直于系统的光轴，放置在第一主点H 处，则必成一个与物体同样大小的正立的像于第二主点H '处，即主点是横向放大率1β=+的一对共轭点。过主点垂直于光轴的平面，分别称为第一和第二主面，如图 1-9中的MH 和M H ''。

（2）节点和节面

节点是角放大率1γ=+的一对共轭点。入射光线（或其延长线）通过第一节点N 时，出射光线（或其延长线）必通过第二节点N '，并与N 的入射光线平行（如图 1-9）。过节点垂直于主光轴的平面分别称为第一和第二节面。当共轴球面系统处于同一媒质时，两主点分别与两节点重合。

图 1-9 透镜组光路示意图

（3）焦点、焦面

平行于系统主轴的平行光束，经系统折射后与主轴的交点F '称为像方焦点；过F '垂直于主轴的平面称为像方焦面。第二主点H '到像方焦点F '的距离，称为系统的像方焦距f '。此外，还有物方焦点F 及焦面和焦距f 。

图 1-10 测量基点示意图

综上所述，薄透镜的两主点和节点与透镜的光心重合，而共轴球面系统两主点和节点的位置，将随各组合透镜或折射面的焦距和系统的空间特性而异。实际使用透镜组时，多数场合透镜组两边都是空气，物方和像方媒质的折射率相等，此时节点和主点重合。

本实验以两个薄透镜组合为例，主要讨论如何测定透镜组的节点（主点）。设L 为已知透镜焦距等于0f -的凸透镜，L .S .为代测透镜组，其主点（节点）为H 、H '(N 、N '），像焦点为F ′。当AB （高度已知）放在L 的前焦点处时，它经过L 以及L .S .将成像A B ''于L .S .的后焦面上。因为AO A N ''P ，

AB A B ''P ，OB N B ''P ，所以AOB ?∽A N B ''?，即

0AB A B f f ''

=

'-，所以0

A B f f AB

'''=-（3-1） 因此我们可以通过测量A B ''的大小，从而得到f '的数值。

因为是平行光入射到透镜组上，所以像A B ''的位置就是F '的位置。F '的位置既然确定，而N F f '''=，因此N '的位置也就确定了。把L .S .的入射方向和出射方向互相颠倒，即可测定F 和N 的位置。本实验节点和主点重合，所以H 和

H '的位置也得到确定。

3. 仪器用具

（1） 激光平行光源（包括激光器,扩束镜，准直镜等）

（2） 干板架

（3） 目标板

（4） 标准透镜（Φ = 40.0mm ，f = 80.0mm ） （5） 一维调节滑块导轨，滑块，支杆，调节支座等 （6） 节点器（含两Φ = 40 透镜，f =200 和f =350） （7） 固定套

（8） 支杆底座（GCM-5305M ） （9） 反射镜

（10） 二维调节透镜/反射镜支架 4. 实验步骤

（1）安置各器件，调整各光学元件同轴等高。

（2）借助反射镜调节目标板（目标板图案为正方形，边长10mm ）与标准透镜（透镜焦距为? f 0）之间的距离，使目标板（物方图案宽度为h 1 ）位于透镜L 0的前焦面。（自准直法）

（3）借助反射镜找到节点器后方清晰像的位置a ，用分划板替换平面镜，测量清晰像的宽度h 2 。记录节点器在导轨上的位置b ，从节点器上读出透镜L 2 的偏移量c 。

（4）计算像方焦距

2

1h f f h '=-

像方主点H '与节点器中透镜2L 光心的距离为()d f a b c ''=--+

（5）将节点架旋转180°，重复第3 步，测得数据3h ，a '，b '，c ′计算物方焦距f ，物方主点H 与节点器中透镜1L 光心的距离d 。

（6）绘图标示节点器中透镜组的主面及基点位置。

1.4. 显微镜与望远镜原理与应用

1.4.1. 显微镜搭建与光学系统分辨率检测

显微镜主要是用来帮助人眼观察近处的微小物体，显微镜与放大镜的区别是二级放大。通过本实验使学生更了解显微镜的原理，自己搭建显微镜，测量相关参数。

1. 实验目的

（1）学习显微镜的原理及使用显微镜观察微小物体的方法； （2）学习测定显微镜放大倍数的方法； （3）测量显微镜的分辨本领。 2. 基本原理

最简单的显微镜是由两个凸透镜构成。其中，物镜的焦距很短，目镜的焦距较长。它的光路如图 1-11所示。图中的o L 为物镜（焦点在0F 和0F '），其焦距为o f ；e L 为目镜，其焦距为e f 。将长度为1y 的被观测物体AB 放在o L 的焦距外且接近焦点0F 处，物体通过物镜成一放大倒立实像A B ''(其长度为2y )，此实像在目镜的焦点以内，经过目镜放大，结果在明视距离D 上得到一个放大的虚像A B ''''（其长度为3y ）。虚像A B ''''对于被观测物AB 来说是倒立的。由图 1-11可见，显微镜的放大率为

32321221

tan tan y l y y y l y y ψ

γ?'=

==-?'-

(1-4)

式中，

32

22e e

y l D y l f β'-=≈=-(因2

l D '-= )，为目镜的放大率；

3212o e

y l D y l f β'--

=≈=-（因1l '比0f 大得多），为物镜的放大率。 Δ为显微物镜焦点o F ' 到目镜焦点e F 之间的距离，称为物镜和目镜的光学间隔。因此式(1-4)可改写成

e o e D

f f γββ?

=

= (1-5)

由式(1-5)可见，显微镜的放大率等于物镜放大率和目镜放大率的乘积。在

e f 、o f 、Δ和D 为已知的情形下，可以利用式(1-5)算出显微镜的放大率。

图 1-11 简单显微镜的光路图

3. 仪器用具 （1） 白光点光源

（2） 开口式二维调节透镜/反射镜支架 （3） 光源探头夹持器

（4） 显微目镜（10X ，带分划板） （5） 干板架

（6） 支杆底座（GCM-5305M ） （7） 毛玻璃 （8） 干板架 （9） 分辨率板

（10） 显微物镜（Φ = 20.0mm, f = 50.0mm ） （11） 导轨，滑块，支杆，调节支座等 4. 五、实验步骤

（1）参照图 1-11布置各器件，调整光学元件同轴等高。 （2）将透镜

o

L 和

e

L 之间的距离定位195mm 。

（3）观测分辨率板上线数对为10 的区间，从目镜分划板上读出此区间的长度。

（4）计算显微镜的物镜放大率。

（5）观察分辨率板，记录能够清晰分辨的分辨率板区间。

1.4.

2.望远系统的搭建和参数测量

望远镜是帮助人们看清远处物体以便观察、瞄准与测量的一种助视仪器，通过本实验使学生更加了解望远镜原理，自己搭建望远镜，测量相关参数。

1.实验目的

（1）学习了解望远镜的构造及原理；

（2）学习测定望远镜放大倍数的方法；

（3）理解分辨本领的含义。

2.基本原理

望远镜是如何把远处的景物移到我们眼前来的呢？这靠的是组成望远镜的两块透镜。望远镜的前面有一块直径大、焦距长的凸透镜，名叫物镜；后面的一块透镜直径小焦距短，叫目镜。物镜把来自远处景物的光线，在它的后面汇聚成倒立的缩小了的实像，相当于把远处景物一下子移近到成像的地方。而这景物的倒像又恰好落在目镜的前焦点处，这样对着目镜望去，就好象拿放大镜看东西一样，可以看到一个放大了许多倍的虚像。这样，很远很远的景物，在望远镜里看来就仿佛近在眼前一样。

常见望远镜可简单分为伽利略望远镜，开普勒望远镜等。

伽利略发明的望远镜在人类认识自然的历史中占有重要地位。它由一个凹透镜（目镜）和一个凸透镜（物镜）构成。其优点是结构简单，能直接成正像。但自从开普勒望远镜发明后此种结构已不被专业级的望远镜采用，而多被玩具级的望远镜采用，所以又被称做观剧镜。

开普勒望远镜：原理由两个凸透镜构成。由于两者之间有一个实像，可方便的安装分划板，并且各种性能优良，所以目前军用望远镜，小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构。但这种结构成像是倒立的，所以要在中间增加正像系统。