典型光学系统试验
光学平台26项实验
光学平台26项实验一、自准法测凸透镜焦距按图所示将磁力座靠紧平台钢尺，摆好实验装置，白炽灯源照亮小孔光栏透过小孔的光束照射到反射镜上，在小孔与反射镜之间放入待测透镜，然后沿钢尺移动透镜，在小孔板接近小孔的地方看到清晰的小孔像，此时透镜到小孔屏之间的距离即为透镜的焦距，（可从尺上直接读取）。
图1.白炽灯2.小孔光栏3.凸透镜4.二维调整架5.反射镜6.二维反射镜调整架7.二维平移台8.三维平移台9.一维平移台二、两次成像法测凸透镜焦距实物经正的薄透镜成一实像，物和像之间的距离必须不小于透镜到四倍焦距。
当满足此条件时，在物和屏之间透镜可两个位置，但其在位置A 处时，屏上出现放大的三孔屏的像，当透镜在B 位置时屏上将出现缩小的像。
调整好光路，使物屏和黑白屏间的距离大于四倍的焦距。
放入待测透镜先找到靠近物屏处的放大的实像，记下物屏到黑白屏之间的距离D 及放大像时透镜的位置。
然后移动透镜直到出现清晰的缩小的实像，记下此时透镜的位置量出AB 间距离d 由公式Dd D f 422-= 即可求出透镜的焦距。
图1.白炽灯源2.物屏（三孔屏）3.凸透镜4.二维透镜夹5.黑白屏6.一维座7.二维座三、凹透镜焦距的测定按自准法调出白炽灯平行光，即在较远处看到一灯丝的像，此时接近平行光，将凸透镜2作为辅助透镜（焦距F1位已知），与待测凹透镜3贴在一起合成组合透镜（可以认为两镜间的距离为0）这样可以把组合透镜看成一薄凸透镜，在屏上可得一实像此实像位置即为组合透镜的焦距面F2，测出组合透镜的焦距f 实际上是凹透镜3的像距，其物距为凸透镜的焦距f1（已知）。
由物像关系公式：'21'1'11f f f =- 因此'1'1''2'ff f f f -=即可求出凹透镜的焦距。
图1.白炽灯源2.凸透镜3.凹透镜4.二维透镜夹5.黑白屏6.一维座7.三维座四、由物像关系放大率侧目镜焦距按图调整好光路，在测微目镜中能清楚地看到微尺的像，并测量微尺像的高度，以微尺高度为物高，像高/物高=像距/物距，测出物距，根据上式即可求出目镜的焦距。
远红外望远镜干涉试验：光学调整系统
远红外望远镜干涉试验：光学调整系统摘要：我们开发了一个气球携带的，天文的远红外干涉仪望远镜实验（FITE），这是一个斐索型双光束干涉仪，包括两个离轴抛物面反射镜。
因此，建立一个方法是很重要的，通过它，两个光束可以同时调整，传统的哈特曼测试最初被使用；然而，它有两个缺点，一：我们不能够同时测量两个光束，二：它是耗时的。
我们开发了一种新的光学调整系统可以同时测量和评估两个光束通过使用哈特曼波前传感器。
在第一阶段：波前传感器的视场适于40厘米（光束直径）的全光束，并且反射镜的表面精度和镜对准被测量并调整为一个光束。
两光束的调整后，焦点重合在远红外传感器系统通过扩展波前传感器的视场以便使它包含两束光。
使用这种新的方法，我们可以实现对会聚光束的实时测量和分析，并且还可以实现单、双光束模式之间快速切换。
我们通过进行实验室测试证明这种新的调整方法;我而们还专门为远红外干涉仪望远镜试验设计一种新的光学调节系统。
为了制造该系统，我们需要一个大而精确的、R=300mm和D=300mm的球面反射镜作为基准镜，来使用波前传感器同时校准的两束光束。
为了两个光束的准直，我们还制造一个F /1透镜，一个Keplarian扩束器和光束的交换系统。
我们将很快组装这种光学调节系统，并将其应用到远红外干涉仪望远镜试验干涉仪系统的光学调整。
关键词：光学设备制造，光学干涉一、介绍A.远红外天文在星际空间，有许多漂浮的固体颗粒物（粉尘）吸收来自星星辐射的电磁波，而它们也根据它们的温度发出红外辐射，尘埃被认为是一种来源于如地球一样的岩石行星的材料。
因此，观察来源于尘埃的红外热辐射以及研究它们的密度分布是很重要的。
要在这一方案中做到这一点，我们需要实现约1角秒的空间分辨率。
这一方案中像我们的太阳系一样,系外行星系统的形成过程也是连续的。
原则上来说，一个望远镜的空间分辨率被衍射极限限制。
由圆形光圈望远镜获得的衍射极限的空间分辨率是其中是波长，D是望远镜的直径。
用zemax设计光学显微镜_光学系统设计实验报告
课 程 设 计20011 年 06 月 25日设计题目 学 号专业班级 指导教师学生姓名 测量显微镜光学系统设计实验报告光学显微镜设计根据学号得到自己设计内容的数据要求：1.目镜放大率10(即焦距25）2.目镜最后一面到物面距离1103.对准精度1.2微米按照实验步骤，先计算好外形尺寸。
然后根据数据要求选取目镜与物镜。
我先做物镜。
因为这个镜片比较少。
按物镜放大率选好物镜后，将参数输入。
简单优化，得到比较接近自己要求的物镜。
然后做目镜，同样的做法，这个按照焦距选目镜，将参数输入。
将曲率半径设为可变量，调入默认的优化函数进行优化。
发现“优化不了”，所有参数均没有变化。
而且发现把光源放在“焦点”位置，目镜出射的不是平行光。
我百思不得其解。
开始认为镜头库的参数可能有问题。
最后我问老师，老师解释，那个所谓的“焦点”其实不是焦点，我错误的把“焦点”到目镜第一个面的距离当成了焦距。
这个目镜是有一定厚度的，不能简单等效成薄透镜。
焦点到节点的距离才是焦距。
经过老师指点后，我尝试调节光源到目镜第一面的距离，想得到出射平行光，从而找到焦点。
但这个寻找是很费力气的，事倍功半。
老师建议我把目镜的参数倒着顺序输入参数。
然后用平行光入射，然后可以轻松找到焦点。
但是，按照这个方法，倒着输入参数，把光源放在无限远的地方（平行光入射），发现光线是发散的。
不解。
还是按照原来的方法。
把光源放在目镜焦点上，尽量使之出射平行光。
然后把它与优化好的物镜拼接起来。
后来，加入理想透镜（会聚平行光线），加以优化。
还有一个问题，就是选物镜的时候，发现放大倍率符合了自己的需求，但工作距离与共轭距，不符合自己的要求。
这个问题在课堂上问过老师，后来经老师指点，通过总体缩放解决。
物镜参数及优化函数物镜（未缩放）物镜ray 物镜点列图物镜参数物镜各窗口目镜镜片参数目镜2D光路（未缩放）物镜各参数物镜加理想透镜优化物镜加理想透镜优化（ray）物镜加理想透镜优化（spt）显微镜显微镜光路及总体长度显微镜各参数显微镜加理想透镜，光线会聚（layout）显微镜加理想透镜（ray）显微镜加理想透镜（spt）显微镜加理想透镜（参数情况）总的来说这次实验，还是还是比较成功的。
物理光学实验讲义
实验一薄透镜成像及其焦距的测量一、实验目的1、通过实验进一步理解透镜的成像规律。
2、掌握测量透镜焦距的几种方法。
3、掌握和理解光学系统共轴调节的方法。
二、实验原理1、薄透镜成像原理及其成像公式将玻璃等一些透明的物质磨成薄片，其表面都是球面或有一面为平面的就成了透镜，有中央厚、边缘薄的凸透镜和边缘厚、中央薄的凹透镜两大类。
称连接透镜两球面曲率中心的直线叫做透镜的主光轴，透镜两表面在其主轴上的间距叫透镜厚度。
厚度与球面的曲率半径相比可以忽略不计的透镜称为薄透镜。
薄透镜两球面的曲率中心几乎重合为一点，这个点叫做透镜的光心。
实验中透镜两边媒质皆为空气。
凸透镜亦称为会聚透镜，凹透镜亦称为发散透镜。
如图1所示，平行于凸透镜主光轴的一束光入射凸透镜，折射后会聚于主光轴上，会聚的光线与主光轴的交点即为凸透镜的焦点，焦点到光心的距离为焦距。
如图2所示，平行于凹透镜主光轴的一束光入射凹透镜折射后成为发散光，发散光线的反向延长线与主光轴的交点即为凹透镜的焦点，与凹透镜光心的距离为焦距。
在近轴光线条件下，薄透镜的成像公式为：式中为物距，为像距为焦距，对于凸透镜、凹透镜而言，恒为正值，像为实像时为正，像为虚像时为负，对于凸透镜恒为正，凹透镜恒为负。
2、测量凸透镜焦距的原理（1）自准法位于凸透镜焦平面上的物体上（实验中用一个圆内三个圆心角为的扇形）各点发出的光线，经透镜折射后成为平行光束（包括不同方向的平行光），由平面镜反射回去仍为平行光束，经透镜会聚必成一个倒立等大的实像于原焦平面上，这时像的中心与透镜光心的距离就是焦距（如图3）。
（2）共轭法（位移法）由图4可见，物屏和像屏距离为（），凸透镜在、两个位置分别在像屏上成放大和缩小的像，由凸透镜成像公式可得：成放大的像时，有成缩小的像时，有又由于可得3、测量凹透镜焦距的原理（1）自准法通常凹透镜所成的是虚像，像屏接收不到，只有与凸透镜组合起来才可能成实像。
凹透镜的发散作用同凸透镜的会聚特性结合得好时，屏上才会出现清晰的像，如图5所示。
大学物理仿真实验傅里叶光学
⼤学物理仿真实验傅⾥叶光学⼤学物理仿真实验——傅⾥叶光学实验实验报告姓名：班级：学号：实验名称傅⾥叶光学实验⼀、实验⽬的1．学会利⽤光学元件观察傅⽴叶光学现象。
2．掌握傅⽴叶光学变换的原理，加深对傅⽴叶光学中的⼀些基本概念和基本理论的理解，如空间频率、空间频谱、空间滤波和卷积等。
⼆、实验所⽤仪器及使⽤⽅法防震实验台，He-Ne激光器，扩束系统（包括显微物镜，针孔（30µm），⽔平移动调整器)，全反射镜，透镜及架（f=+150mm，f=+100mm），50线/mm光栅滤波器，⽩屏三、实验原理平⾯波Ee(x,y)⼊射到p平⾯（透过率为）在p平⾯后Z=0处的光场分布为：E(x,y)= Ee(x,y)图根据惠更斯原理（Huygens’ Principle）,在p平⾯后任意⼀个平⾯p’处光场的分布可看成p平⾯上每⼀个点发出的球⾯波的组合，也就是基尔霍夫衍射积分（Kirchhoff’s diffraction integral）。
(1)这⾥：＝球⾯波波长；n＝p平⾯（x,y）的法线⽮量；K＝（波数）是位相和振幅因⼦；cos(n,r)是倾斜因⼦；在⼀般的观察成像系统中，cos(n,r)1。
r=Z+，分母项中r z；（1）式可⽤菲涅尔衍射积分表⽰：（菲涅尔近似 Fresnel approximation）(2)当z更⼤时，即z>>时，公式（2）进⼀步简化为夫琅和费衍射积分：（Fraunhofer Approximation）这⾥：位相弯曲因⼦。
如果⽤空间频率做为新的坐标有：，若傅⽴叶变换为(4)(3)式的傅⽴叶变换表⽰如下：E(x’,y’,z)＝F[E(x,y)]＝c图2 空间频率和光线衍射⾓的关系tg＝＝，tg＝＝＝，＝可见空间频率越⾼对应的衍射⾓也越⼤，当z越⼤时，衍射频谱也展的越宽；由于感光⽚和⼈眼等都只能记录光的强度（也叫做功率谱），所以位相弯曲因⼦(5)理论上可以证明，如果在焦距为f的汇聚透镜的前焦⾯上放⼀振幅透过率为g(x,y)的图象作为物，并⽤波长为的单⾊平⾯波垂直照明图象，则在透镜后焦⾯上的复振幅分布就是g(x,y)的傅⽴叶变换，其中空间频率，与坐标，的关系为：，。
光学系统的光学传递函数OTF测定方法理论(实验)研究---终稿
本科毕业设计(论文)光学系统的光学传递函数OT Ｆ测定方法理论（实验)研究学 院_ 物理与光电工程学院__专 业_____ 光信息科学与技术_(光电显示与识别技术方向）年级班别_＿__＿_＿_2010级(２)班__学 号__＿＿＿____３１1００0894５＿__＿__学生姓名＿__＿_______林清贤__＿指导教师＿________＿_雷 亮＿___2014 年 4 月 28 日摘要光学传递函数是定量描述成像性能的完备函数。
但是对于实际的光电成像器件(如CCD器件)，通过解析法建立这一函数的表达式又是非常困难的,因此光学传递函数的实测技术就显得尤为重要。
光学传递函数是一个客观的、准确的、定量的像质评价指标,并且其能够直接方便的测量，因此已经广泛应用于光学设计、加工、检测和信息处理中。
本文主要介绍了光学传递函数的性质及其测量原理分析，并对固有频率目标法和狭缝扫描法进行了实验研究。
我们采用光学显微镜作为待测量光学传递函数的光学系统,通过改变显微镜的放大倍数,比较分析放大倍数对调制传递函数(MTF)测量的影响,并比较两种测量方法的优劣。
实数傅立叶变换是整个实验中需要透彻理解和运用的数学概念,在此基础上理解离散傅立叶级数与MTF定义的理论依据，并由此建立数学模型。
由本文建立的理论模型出发,结合实验所测得的数据，最后得到了基本可靠的实验结果。
本文最终给出两种测量法对应的ｍaｔlaｂ程序、数值测量结果、实验测得的可靠的MTF实验结果撰写毕业论文主要内容。
关键字: 光学传递函数，傅立叶变换，固有频率目标法，狭缝扫描法ＡbstrａctＴｈe oｐtｉcal transfeｒｆｕncｔion is quaｎｔitativｅｌy describe thｅｉmａg ｉng ｐeｒfoｒmance of ｔhe cｏmｐleｔe funcｔiｏn.But for thｅactuａl ｐhｏtoｅl ｅctric ｉmagingｄeviceｓ（such asＣＣD ｄｅvｉce）, ｔｈrough tｈe anａlytic ｍethodｔo ｅstablisｈthe fuｎction oｆeｘprｅssion is ｖery difficult.Thｅｒefore the measｕｒement technique of opticａｌtransferｆunｃtion is paｒｔｉｃularl ｙｉmｐｏrtant.Opticaｌtrａｎsfer ｆuncｔion is ａn obｊｅｃｔｉve, acｃuｒate aｎd ｑuanｔｉｔatｉvｅimａge quality evalｕａtｉoｎiｎdex，aｎｄｉｔcａn dｉrｅctly ａndｃonvenｉenｔmeａsuｒemｅnt，therｅfｏｒｅｈaｓbｅen widelｙapplied oｐtｉcs desｉgn, ｐrｏceｓsiｎg, ｔesting and ｉnformａtｉon pｒoｃｅssing.This ｐａpeｒmａｉｎly inｔｒodｕcｅｓtｈe propertieｓof thｅoｐticａlｔranｓfer funcｔioｎand ｉｔs meａsｕrinｇprinciplｅ, andｔhe iｎhｅreｎt fｒequeｎcｙtarget anｄslｉt ｓcaｎmethod has ｃarｒied on the ｅxperｉmentaｌstudy.We us ｅoptical micrｏscope asｆｏr measｕrｉng optｉcaｌtranｓｆer fｕnctiｏn ｏf opti ｃaｌｓystem，ｔhrouｇh ｃhaｎging the magｎifiｃatioｎoｆthe micｒoscopｅ, coｍｐａrative aｎalyｓｉｓof magｎifiｃaｔion ｏｆmｏdｕlａtｉon transfeｒfunction (ＭTF）meaｓurｅment, thｅｉnflｕｅnce of thｅmｅｒｉts oｆtｈe two ｍｅasuringｍethｏds aｒe cｏmpared.Reａl Fouｒiｅr tranｓform is the need to thｏrｏughly unｄerstand and appｌy iｎthe expeｒimeｎt of ｍatheｍatical coｎcepts, oｎthｅbasｉs of the understａnding ｏｆdiscretｅＦoｕｒieｒsｅrｉes anｄth ｅtheorｅｔical basiｓof tｈe defｉnitｉon of MTＦ,ａｎd thus to ｅsｔaｂｌｉsh mathematiｃal modｅl.Ｓｅt up byｔhis ａrｔicle oｎthｅtheorｙｍodel, cｏmbｉneｄwｉｔh the ｄａｔa measｕｒｅd iｎlaboratｏｒy, ｔhe fundａmental and ｒeｌiａｂlｅexpｅriｍent reｓultｓａre obtaiｎed.Ｆinally，thｅpａｐｅｒpropｏses two ｋiｎds of measurement meｔhod of the corresｐonding ｍatlab proｇram,ｔhｅｒeｓults of nｕmerｉcａl mｅaｓuremｅnt anｄrｅｌiaｂlｅexperimeｎｔal mｅasurｅd MTＦexｐerimｅntal ｒesｕｌts ｏf writiｎｇgraduatｉon thesｉs ｍａin cｏｎteｎt．Keywords：Opｔiｃal tｒａｎsfer fuｎction，Ｆｏuｒieｒtrａnｓｆorm,Nat ｕral fｒequｅｎcy ｍethod; Sｌit scan ｍｅtｈoｄ目录第一章绪论 (1)1.1 光学传递函数简介1ﻩ1．2 光学传递函数的发展1ﻩ1.2.1 光学传递函数的发展历史 (1)1.2.2光学传递函数的发展现状和趋势 (2)1．3光学传递函数的测量意义3ﻩ１.4 本论文的主要内容4ﻩ第二章光学传递函数的基本理论5ﻩ2.1 光学成像系统的一般分析 (5)2.1.１透镜的成像性质5ﻩ２.1．2 光学成像系统的普遍模型 (8)2.1.3 两种类型的物体照明方式9ﻩ2.1.4 阿贝成像理论9ﻩ2．2光学传递函数的概念 ...................................................................................... 1０2.3光学传递函数的计算ﻩ１2２.3．1 以物像频谱为基础的计算ﻩ１22.3.2以点扩散函数为基础的计算 (13)2．3．3 线扩散函数与一维调制传递函数14ﻩ２.4 离散傅里叶级数与MTF定义的理论依据 ........................................................ １5第三章光学传递函数的测量原理分析 . (18)3.1光学传递函数的测量方法综述18ﻩ3.2 实验中的两种测量方法原理分析 (19)３.2.1 固有频率目标法 (19)３.2.2 狭缝扫描法 ................................................................ 错误!未定义书签。
光学实验主要仪器、光路调整与技巧
实验1光学实验主要仪器、光路调整与技巧引言不论光学系统如何复杂，精密，它们都是由一些通用性很强的光学元器件组成，因此掌握一些常用的光学元器件的结构和性能，特点和使用方法，对安排试验光路系统时正确的选择光学元器件，正确的使用光学元器件有重要的作用实验目的掌握光学专业基本元件的功能；调整光路，主要包括共轴调节、调平行光和针孔滤波。
基本原理(一)、光学实验仪器概述:主要含：激光光源，光学元件，观察屏或信息记录介质1. 激光光源;激光器即Laser(Light Amplification by stimulated emission of radiation)，原意是利用受激辐射实现光的放大．然而实际上的激光器,一般不是放大器,而是振荡器,即利用受激辐射实现光的振荡,或产生相干光。
.960年,梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器.现在被广泛用于各个行业激光的特性:(1)高度的相干性(2)光束按高斯分布激光器的分类:(1)气体激光器——He-Ne激光器,Ar离子激光器(2)液体激光器——染料激光器(3)固体激光器———半导体激光器,红宝石激光器本套实验方案的选择的激光器是气体型He-Ne内腔式激光器,波长为632.8nm的红光，功率2mW。
个别实验中还会用到白光点光源。
2、用于光学实验的元件一般包括：防震平台、分束镜、扩束镜、准直镜、反射镜、成像透镜、傅立叶变换透镜、多自由度微调器、可变光栏、观察屏等部件。
如果是全息实验还需要快门、干版架、自动曝光和显定影定时器、记录干版等。
（本实验方案中，扩束镜采用针孔空间滤波器，准直镜、成像透镜、傅立叶变换透镜均采用双凸透镜）⑴防震平台光学实验需要一个稳定的工作平台。
特别是对于全息图制作实验，由于是参考波和物光波干涉条纹的记录，如果在曝光过程中因为振动导致两光波有变化，就要影响干涉条纹的调制度。
通常要求该光波的振动变化小于十分之一波长。
影响稳定性的因素有震动、空气流和热变化等。
光学基础实验报告
光学基础实验报告光学基础实验报告实验1：⾃组望远镜和显微镜⼀、实验⽬的1.了解透镜成像规律，掌握望远镜系统的成像原理。
2.根据⼏何光学原理、透镜成像规律和试验参数要求，设计望远镜的光路，提出光学元件的选⽤⽅案，并通过光路调整，达到望远镜的实验要求，从⽽掌握望远镜技术。
⼆、实验原理1.望远镜的结构和成像原理望远镜由物镜L1和⽬镜L2组成。
⽬镜将⽆穷远物体发出光会聚于像⽅焦平⾯成⼀倒⽴实像，实像同时位于⽬镜的物⽅焦平⾯内侧，经过⽬镜放⼤实像。
通过调节物镜和⽬镜相对位置，使中间实像落在⽬镜⽬镜物⽅焦⾯上。
另在⽬镜物焦⽅⾯附有叉丝或标尺分化格。
物像位置要求：⾸先调节⽬镜⾄能清晰看到叉丝，后调整⽬镜筒与物镜间距离即对被观察物调焦。
望远镜成像视⾓放⼤率要求：定义视⾓放⼤率M 为眼睛通过仪器观察物像对⼈眼张⾓ω’的正切与眼睛直接观察物体时物体对眼睛的张⾓ω的正切之⽐M=ωωtan 'tan 。
要求M>1。
2.望远镜主要有两种情况：⼀种是具有正光焦度⽬镜，即⽬镜2L 是会聚透镜的系统，称为开普勒望远镜；另⼀种是具有负光焦度⽬镜，即⽬镜2L 是发散透镜的系统，称为伽利略望远镜。
对于开普勒望远镜，有M=ωωtan 'tan =-''21f f公式中的负号表⽰开普勒望远镜成倒像。
若要使M 的绝对值⼤于1，应有1f >2f 。
对于伽利略望远镜，视⾓放⼤率为正值，成正像。
此外，由于光的衍射效应，制造望远镜时，还必须满⾜：M=d D式中D 为物镜的孔径，d 为⽬镜的孔径，否则视⾓虽放⼤，但不能分辨物体的细节。
三、思考题1.根据透镜成像规律，怎样⽤最简单⽅法区别凹透镜和凸透镜？答：（1）将这个透镜靠近被观察物，如果物的像被放⼤的，说明该透镜为凸透镜；（2）将这个透镜放在阳光下或灯光下适当移动，如果出现⼩光斑的，说明该透镜为凸透镜．2.望远镜和显微镜有哪些相同之处？从⽤途、结构、视⾓放⼤率以及调焦等⼏个⽅⾯⽐较它们的相异之处。
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\本科实验报告课程名称：应用光学实验姓名：韩希学部：信息学部系：信息工程专业：光电学号：3110104741 指导教师：蒋凌颖实验报告课程名称： 应用光学实验 指导老师成绩：__________________实验名称：典型光学系统实验 实验类型： 同组学生姓名： 蒋宇超、陈晓斌 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求深入理解显微镜系统、望远镜系统光学特性及基本公式； 掌握显微镜系统、望远镜系统光学特性的测量原理和方法。
二、实验内容和原理(1)望远镜特性的测定测定望远镜的入瞳直径D 、出瞳直径D ’和出瞳距错误!未找到引用源。
；测定望远镜的视觉放大率Γ；测定望远镜的物方视场角错误!未找到引用源。
，像方视场角错误!未找到引用源。
；测定望远镜的最小分辨角φ。
对于望远镜系统来说，任意位置物体的放大率是常数，此值由物镜焦距错误!未找到引用源。
和目镜焦距错误!未找到引用源。
确定，其视觉放大率可表示为(2) 显微镜视场及显微物镜放大率的测定 显微物镜的放大率是指横向放大率式中 y ——标准玻璃刻尺上一对刻线的距离（物）（格值0.01mm ）；y ′——由测微目镜所刻得的像高。
(3)显微物镜数值孔径的测定显微物镜的数值孔径为错误!未找到引用源。
,其中n 为物方介质的折射率，u 为物方半孔径角。
若在空气中n=1,则错误!未找到引用源。
数值孔径通常用数值孔径计来测定，数值孔径计的结构如图5示，其主要元件是一块不太厚的玻璃半圆柱体，沿直径方向的侧面是与上表面成45度角的斜面，从侧面入射的光线在斜面上全反射，上表面上有两组刻度沿圆周排列。
其外圈刻度为数值孔径（即角度的正弦值），专业： 光电信息工程 姓名： 韩希 学号： 3110104741 日期：2013年6月15日 地点：紫金港东四605内圈刻度为相应的角度值，以度为单位。
半圆柱体上表面的圆心附近φ8mm范围内镀铝，铝面上有透光狭缝（3），底座（1）上装有一金属框（4），它可绕圆柱轴线转动，金属框的侧面装有一片乳白玻璃（6），上面刻有叉丝，可以通过狭缝（3）看到十字线的反射像。
推动手柄（7），金属框（4）便带着叉丝一起围绕孔径计的圆柱面移动，金属框的上表面装有一块刻有指示线的玻璃（5），指示线在随着叉丝一起运动时通过两组刻度值，所以两组刻度都能反映叉丝的位置。
数值孔径计的45°用以转折光路，若把数值孔径计的光路图拉直则如图6示，狭缝（3）置于被测显微物镜的物面位置，经物镜成像在目镜的物方焦点上，狭缝（3）前面的十字线（6）经物镜后成像在显微镜像方焦面后不远的地方，去掉目镜，人眼位于狭缝的（3）的像面附近，便能看到一个明亮的圆，此即被测物镜的出瞳，出瞳对像面中心的张角为像方孔径角，入瞳对物面中心的张角为物方孔径角。
四、操作方法和实验步骤一、望远镜特性的测定1、D、D’、Γ和错误!未找到引用源。
的测定图1是望远镜参数的测定装置。
调整步骤：①将被测望远镜（由物镜L1和目镜L2组成）和数显读数显微镜（由物镜L3和目镜L4组成）固定于光学导轨上；② 前后移动望远镜，改变其与读数显微镜的间距，直至通过读数显微镜能看到一个边缘清晰且完整的圆斑；③ 转动测微鼓轮，使其在水平方向移动，当视场里的十字线竖丝切于亮斑两端时，由数显读数装置读取两种状态时的示数，二者之差即为出瞳直径D ’；④ 出瞳距的测量：记下出瞳在读数显微镜里成像清晰时读数显微镜在光轴方向的位置A1，再微调数显读数显微镜，直至看清玻璃表面的细微结构，记下此时读数显微镜的位置A2； A1`A2之差即为出瞳距错误!未找到引用源。
的值。
2) 2w 的测定完成上述实验后，取下读数显微镜，调整并使望远镜和广角平行光管共轴。
通过过望远镜观察广角平行光管焦平面上的分划板，所看到的刻度数就是被测望远镜的物方视场范围。
广角平行光管（黑），焦距错误!未找到引用源。
，分划板格值1mm ，由图2可见，只要读取视场范围内的刻度数，就很易计算出2W ，并可由以上公式求出2W ′；广角平行光管（灰），分划板上有两条刻线，其格值分别为5’和3.6’，所读取的视场范围即是视场角。
3) 最小分辨角φ的测定将被测望远镜移到高分辨率的平行光管前（焦距550mm ），其光路图仍如图2所示，只是其焦平面用标准鉴别率板代替分划板，人眼通过被测望远镜观察，如能将鉴别率板上某一组的四个方向线条同时看清楚，而线条更密更细的更高一组看不清了，则这一组就是望远镜能分辨的最高组数了。
根据所用的鉴别率板号数（3号鉴别率板），可在有关手册（置于实验装置旁）查到刻线组的线条宽度d 值，并由下式求出被测望远镜的最小分辨角本实验所用望远镜是内调焦式物镜，倍数较大，错误!未找到引用源。
较小故出瞳距错误!未找到引用源。
也较小。
二、显微镜视场及显微物镜放大率的测定如图3所示，调整好照明灯和显微镜聚光系统之间的相互位置，以满足显微镜使用时所需要符合的柯拉照明条件，在显微镜载物台上放置一把分划值已知的标准玻璃刻尺（有盖玻片的一面朝向显微镜物镜）。
通过调节手轮上下移动镜筒进行调焦，直到看到刻尺像最清晰为止，取下目镜，换上测微目镜（其结构如图4所示）。
测微目镜除了在焦面上装有一固定的毫米刻尺分划板外，还有一块刻有平分丝和十字线的活动分划板，在精密丝杆的推动下，后者可沿推动的方向移动，移动值可以从固定刻尺上以及测微鼓轮上的刻度读出（前者最小分划值为1mm，后者格值为0.01mm）。
此时若刻尺像的清晰度发生变化，可直接改变抽筒位置重新获得清晰的像。
任意选定刻尺上两条刻线（相隔距离尽可能大些），转动测微鼓轮选定一条刻线a（即置此刻线于平分线的中央），记下此时的错误!未找到引用源。
，然后再对准第二条刻线b又得读数错误!未找到引用源。
，二者读数之差即为两刻线像的间隔大小，物镜的横向放大率为：在测定显微物镜的放大率的同时，还可以测出显微镜视场的大小。
为此，只需要重新换上目镜，并直接从目镜视场中读出所能见到的最大刻尺长度，此即为显微镜的物方线视场值。
三、显微物镜数值孔径的测定1) 把数值孔径计放置在显微镜的载物台上，刻度分划线向上，利用调焦手轮上下移动镜筒对准镀铝面上狭缝（3）进行调焦，移动孔径计使狭缝大致落在视场中央。
2) 若被测物镜是低倍的（NA<0.4），测量过程较简单，即取下目镜，换上一个小孔光阑（图7），以便使人眼观测时，保持在固定位置上。
通过小孔光阑便能看到一明亮的圆斑，此即被测物镜的出瞳。
推动数值孔径计的手柄（7），使叉丝像出现在亮斑上，并使叉丝交点正好与圆的左（右）侧相切（如图8），并由指示线按外圈刻度读数NA1，再转动手柄，使叉丝移动至亮斑的另一边缘并与其相切，得另一读数NA2，两次读数的平均值就是被测物镜的实际数值孔径。
3) 若被测的是高倍物镜，因叉丝经物镜所成的像很小而不易看见，为此，需要用辅助物镜。
测量时首先按步骤 a 做，然后拨出抽筒，在抽筒上与目镜相对的一端装上辅助物镜（孔径计附件，见图七），再把抽筒插进镜筒（注意在拨出或推入抽筒时，不得使被测物镜的调节位置变动），插上目镜后，辅助物镜与目镜组成一个辅助低倍显微镜，将辅助显微镜在主镜筒内移动，直到看清楚在被测物镜出瞳附近十字线像，然后按照上述方法进行测量。
五、实验数据记录和处理(注：单位mm)一、望远镜特性的测定入瞳直径D＝35mm项目次数物方视场角2W出瞳直径D′放大率J出瞳距错误!未找到引用源。
像方视场角2W’最小分辨角φ”第一次101.1＇ 1.47 -23.8 4.1 40.1°15.9’’第二次100.8＇ 1.45 -24.1 4.2 40.5°第三次104.4＇ 1.46 -24.0 4.0 41.8°平均102.1＇ 1.46 -24.0 4.1 40.8°d=21.2μm二、显微镜视场及显微物镜放大率的测定1 1.719 6.198 4.479 44.792 1.619 6.148 4.529 45.293 1.612 6.155 4.543 45.4345.17显微镜视场L的测量格值 0.01mm格数 44.5视场 L=0.445mm三、显微物镜数值孔径的测定1 0.25 0.23 0.242 0.25 0.24 0.253 0.25 0.24 0.25平均0.25 0.24 0.25六、实验结果与分析由望远镜的成像特性可知，望远镜视觉放大率为角放大率，即望远镜的像方视场角得到增大。
在实验中，组员的视觉差异表现得比较明显，尤其是在测量分辨率时，组员读取的最小分辨间隔有较大的差异。
在研究显微镜特性的实验中，准确调焦找到分划板的刻线异常困难。
测量数值孔径实验中，因为光源的原因，难以看到叉丝的中心，这对实验带来了一定的误差。
七、思考题及讨论、心得1．改变被测望远镜和广角平行光管的相对位置，测量结果会改变吗？为什么？测量结果不会改变，因为平行光管出射平行光，不随相对距离而变化，改变平行光管的相对位置不会造成入射望远镜的光线的变化，因此测量结果不改变。
2．设广角平行光管的视场为30度，能否用来测量实验中被测望远镜的像方视场角？不能，因为被测望远镜的视场受到其视场光阑的限制，其视场角远小于平行光管的视场角。
若以此为入射光，则由tanW，f’,D’计算望远镜像方视场角的最大值远超真实视场范围。
3．如何调节被测望远镜和广角平行光管的同轴性？若望远镜为内调焦式望远镜，可以用自准直法调节其与平行光管共轴。
而实验室中望远镜可以先调节望远镜与平行光管在同一高度，然后调节望远镜，使能够通过望远镜观察平行光管中的刻度中心读数，前后移动望远镜使视场中心不变即可。
4．为什么数值孔径计上的刻度间隔与孔径计玻璃有关？因为数值孔径错误!未找到引用源。
,其中n为物方介质的折射率，u为物方半孔径角。
孔径计的玻璃影响了像方介质折射率，影响了孔径计偏角。
实验心得：这次实验是典型光学系统的实验，实验中主要涉及到望远镜系统和显微镜系统，因为显微镜系统在前面的几次实验中有过类似的操作，所以在此次实验中并没有造成什么障碍，但是望远镜系统的实验中，测量数据存在误差。
产生误差的原因可能是使用中的望远镜可能并非真正的望远镜，平行的入射光并不会平行射出，用这样的“望远镜”去观察视场会造成较大误差。
另外，在实际实验中，光学系统的稳定性也需要考虑，在移动望远镜时要尽小心。