望远镜光学特性参数测量
典型光学系统试验
\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。
光学参数与望远镜特性的关系
光学参数与望远镜特性的关系孔径(透镜或者反射镜的直径)孔径是望远镜最重要的参数。
对于任何放大率的望远镜，孔径越大，其成像亮度越高，成像边缘越锋利。
望远镜的孔径显然就是物镜或者主反射镜的直径，一般用英寸或者毫米(mm)来表示。
孔径越大，它收集的光越多，成像的亮度和清晰度就越好。
挑望远镜时，只要在预算之内，拣孔径最大的买。
焦距就是从透镜(或者主反射镜)到焦点的距离，通常单位是毫米(mm)。
一般来说，望远镜的焦距越长，它的放大率就越大，成像的尺寸就越大，但是视场范围就越小。
比如，与焦距为1000mm的望远镜相比，2000mm焦距望远镜的放大率和视场范围分别是前者的2倍和1/2。
如果你不知道焦距，只知道焦比(focal ratio)，你可以通过这样计算的得到焦距：孔径(单位是mm)乘以焦比就是焦距。
比如，孔径为8英寸(203.2mm)，焦比为f/10的透镜，其焦距为203.2 x 10 = 2032mm。
分辨率是望远镜分辨细节的本领。
分辨率越高，细节表现能力越佳。
望远镜的孔径越大，该设备分辨率就越好，前提是该望远镜的光学设计良好。
分辨能力对于望远镜来说，就是指杜氏极限(Dawes limit)。
也就是能够分开两个距离很近的两颗星的能力，单位是角秒1(seconds of arc)。
分辨能力与孔径大小有直接关系，即孔径越大，分辨能力越好。
望远镜的理论分辨能力是4.56除以望远镜的孔径(单位：英寸)。
比如，孔径为８英寸的望远镜的分辨能力是0.6角秒(4.56/8 = 0.6)。
然而，分辨能力还与大气状况以及观察者的视觉敏锐度有关。
对比度观察低对比度的物体，比如月亮和行星时，我们期望有最高的成像对比度。
牛顿望远镜和反射折射望远镜都有一个次级反射镜(或称斜反射镜)，它们阻挡了一部分主反射镜的发射光。
除非25% 以上的主反射镜被阻挡，成像的对比度并不会因此受到很大影响。
为了计算二级阻挡率，可以用公式(pi)r²来计算得到初级和次级的反射镜面积。
衍射复眼望远镜系统光学特性分析
ｔ ｅ ｄｆ ａｔ ｎ ｅｆ ｉ ｃ ａ ｕａｉ ｏ ｈ ｉ ａ ｔ ｅ ｌ ｓ ｈ ｉ ｄ ｏ ｉ （ Ｏ ｈ ｉ ｃｉ ｆ ｃ ｎ ｙ ｃ ｌ ｌｔ ｎ ｆｒｔ ｅ ｄｆ ｃｉ ｅ ，ｔｅ ｆ ｌ ｆｖｅ Ｆ Ｖ）ｏ ｈ ｙ ｔｍ ｓ ａ ｐ ｏ ｅ ｏ ｂ ±２ ｒ ｆ ｏ ｉ ｅ ｃ ｏ ｒ ｆ ｖ ｎ ｅ ｗ ｆｔｅ ｓ ｓ ｅ ｉ ｐ ｒｖ ｄ ｔ ｅ
一
并不适合描述更为复杂的衍射元 件多级杂散光 问 ＡＰ ｎ－ ａｌ ｏ 传 统 透 镜 设 计 软 件 如 Ｚｍａ 、 ＯＤＥ Ｖ 中 ， ｅ ｘＣ 将 题 。 光学 分 析软 件 ＡＳ 采 用 Ｍｏｔ Ｃ ｒ 光线 鬼像 分 析做 为杂 光分 析 的基本 模 块 ， 只考 虑二 次 反 追迹技术可对系统进行光机一体化模拟 ， 不仅可以
ＦＯＶ ｔ ｈ ｅ ｔｒ Ｓ ｗｉ ｔｅ ｃｎ ｅ ＮＲ ｈ ｒ ｔａ ｈ ｄ ｅＦｉａｌ ｈ Ｎｇ ｅ ｈ ｎ ｔｅ ｅ ｇ ． ｎ ｌ ｙ．ｔ ｅ ｃ ｒｅｔ ｅｓ ｏ ｎ ｌｓｓ ｒｓ ｌ ｓ ｃ ｎ ｒ ｄ ｔｒ ｕ ｈ ｔｅ ｃ ｎ ｈ ｏｒｃｎ ｓ ｆａ ａｙ ｉ ｅ ｕｔ ｉ ｏ ｆ ｍｅ ｈｏ ｇ ｈ ｅ — ｓ ｉ
其＋ｌ级 衍射效 率 随衍射 面 刻蚀 行 了分析 ， 最后用该系统成像结果对分析进行了验 １级为 主衍 射级 次 ， 证。 台阶数 的增大而增大 ， 由于非连续 型的台阶刻蚀将
几何光学实验报告
几何光学实验报告实验一显微镜与望远镜光学特性分析测量一、实验目的1.通过实验掌握显微镜、望远镜的基本原理；2.通过实际测量，了解显微镜、望远镜的主要光学参数；3.根据指示书提供的参考材料自己选择 2 套方案，测出水准仪的放大率并比较实验结果是否相符。
二、实验器材1．显微镜实验：测量显微镜、分辨率板、分辨率板放大图、透明刻线板、台灯，高倍（40×、45×）、中倍（8×或10×）、低倍（2.5×、3×或4 ×）显微物镜各一个，目镜若干（4×、5×、10×、15×等）。
2．望远镜实验：25×水准仪、平行光管、1×长工作距测量显微镜、视场仪、白炽灯、钢板尺、升降台、光学导轨、玻罗板、分辨率板。
双筒军用望远镜，方孔架（被观察物）。
三、实验原理（1）显微镜原理：显微镜是用来观察近处微小物体细节的重要目视光学仪器。
它对被观察物进行了两次放大：第一次是通过物镜将被观察物成像放大于目镜的分划板上，在很靠近物镜焦点的位置上成倒立放大实像；第二次是经过目镜将第一次所成实像再次放大为虚像供眼睛观察，目镜的作用相当于一个放大镜由于经过物镜和目镜的两次放大，显微镜总的放大率Γ应是物镜放大率β和目镜放大率Γ1 的乘积。
Γ=β×Γ1 绝大多数的显微镜，其物镜和目镜各有数个，组成一套，以便通过调换获得各种放大率。
显微镜取下物镜和目镜后，所剩下的镜筒长度，即物镜支承面到目镜支承面之间的距离称为机械筒长。
我国标准规定机械筒长为160 毫米。
显微镜的视场以在物平面上所能看到的圆直径来表示，其视场受安置在物镜像平面上的专设视场光阑所限制显微镜的分辨率即它所能分辨的两点间最小距离：δ=0.61λ式中：λ为观测时所用光线的波长；n sin U为物镜数值孔径（NA）。
从上式可见，在一定的波长下，显微镜的分辨率由物镜的数值孔径所决定，光学显微镜的分辨率，基本上与所使用光的波长是一个数量级。
望远镜中的光学知识
望远镜中的光学知识双筒望远镜是一样很有用的天文观察工具。
你可以用它来观看一场球赛、演唱会或是天上的飞鸟。
你也可以用它来欣赏两百万光年之遥的银河、月球上的坑洞、围绕木星的几个卫星及无数星星。
许多人都错以为双筒望远镜在天文观察上没有作为。
事实上，它是很多资深的天文观测者喜爱的工具。
对初学者，它是进入天文观测之门的门票。
双筒望远镜并不贵，你只须花个数百块钱就可以买到一副不错的双筒望远镜了。
基本知识购买双筒望远镜前，你应该先了解它的特性及规格。
选购天文用的双筒望远镜最要注重的是「口径」。
口径是指望远镜镜头(front lenses) 的直径。
口径越大成像会越亮。
天文用的双筒望远镜，镜头直径应该至少要40mm。
小巧的20mm到30mm 双筒望远镜用于白天看风景很恰当，但因不能聚集足够的光线所以并不适用于天文用途。
怎样知到双筒望远镜的直径呢? 很简单。
每副双筒望远镜都标有一组数字如 7x50之类。
双筒望远镜规格上的第一个数字 "7" 就是「倍率」，第二个数字 "50" 就是指镜头直径。
七倍的机型是一种畅销机型，会让观看的每一样物品拉近七倍。
你还可以选购 10x、16x，可能你认为天文用途上高倍率是必要的，其实不然。
一付 7x 双筒望远镜就够好了，而且接下来我们还会论及 7x 所拥有的优点超过大部份的高倍率机型。
视野 (Field of View)几乎每一付双筒望远镜小手册上你都会看到一组数据像 "367 feet @ 1000 yards" 或 "120 m @ 1000 m"等等。
这串数字代表透过目镜看 1,000 码 (或 1,000 公尺) 远的风景，你视野上能看见的有多宽。
这是度量视野大小的方法之一。
用 "几呎在1,000码" 这种方法来度量天空的视野并不适切。
天文学家取而代之用度数来度量视野。
一度相当两倍满月的直径。
望远镜光学的测试及调整
望远镜与光学测试我们都知道，各种像差在望远镜规模生产中都有可能出现，包括信达，米德还有CELESTROM。
更高端的望远镜生产厂家就没有那么多问题。
好的APO，一些更好的SCT，马卡，DOB等，都有好的质量控制。
他们测试他们的光学产品，只允许有很小的误差（小于八分之一波长，大多数时间小于1／10波长甚至更低）。
不要认为10000美元的望远镜就是完美的，因为光线物理性质的原因，没有什么望远镜是完美的。
有很多的变量，当一部分被做得完美时，代价就是损失了另一部分的质量。
这些变量是互换的，顾此失彼。
但是我们可以使用一些特殊的材料和复杂的设计，用高成本的人工和材料进行生产，这就是为何好的APO价格那么昂贵的原因了。
现在让我们来讨论一下从低端到中段镜子的最常见的像差问题。
彗差是由于光学不同轴引起的，因此好好的较准可以对其进行修正。
彗差会令图像看起来像慧星或者流星，在一边出现一条小小的尾巴。
像散，普遍存在于人眼中，虚焦后（焦外）令图像变得不对称。
一个好的测试方法是虚焦一点点，看图像是不是圆形或者是蛋型的。
如果是蛋型的，那么焦内焦外看起来是一样的。
如果焦内是平行的，那么焦外就是垂直的。
如果是一定的角度，如8点和2点的夹角，那么另一面就是10点和4点的方向。
这个现象是由像散造成的，主要与镜头或者反射镜片有关。
光轴不准，或者使用大广角目镜，或者天气不好，出现的问题非常像像散，因此你应该选用窄视场的目镜，确保光轴准确，选择一个好的天气进行测试。
像散的程度可以根据图像到对称前被拉长的程度来计算。
拉伸0.26毫米说明你的像散是一个波长，0.14毫米是1／2波长（这个是在150F8的镜子上作出的测试。
如果镜子焦比是10，那么0.22毫米相当于1／2波长，而在F6的镜子上，0.1毫米相当于1/2波长）球差。
较低的球差存在非常普遍。
球差导致像点的能量不能集中，一边亮一边暗。
较高程度的球差也有同样的特征，但是只有一般不合焦。
通常认为，低程度的球差是校准不够造成的，高程度球差是校准过度造成的。
光学实验报告
建筑物理--光学实验报告实验一：材料的光反射比、透射比测量实验二：采光系数测量实验三：室内照明实测实验小组成员：指导老师：日期：2013年12月3日星期二实验一、材料的光反射比和光透射比测量一、实验目的与要求室内表面的反射性能和采光口中窗玻璃的透光性能都会直接或间接的影响室内光环境的好坏，因此，在试验现场采光实测时，有必要对室内各表面材料的光反射比，采光口中透光材料的过透射比进行实测。
通过实验，了解材料的光学性质，对光反射比、透射比有一巨象的数值概念，掌握测量方法和注意事项。
二、实验原理和试验方法（一）、光反射比的实验原理、测量内容和测量方法光反射比测量方法分为直接测量方法和间接测量法，直接测量法是指用样板比较和光反射比仪直接得出光反射比；间接法是通过被测表面的照度和亮度得出漫反射面的光反射比。
下面是间接测量法。
1. 实验原理（1）用照度计测量：根据光反射比的定义：光反射比p是投射到某一材料表面反射出来的光通量与被该光源的光通量的比值，即：p=φp/φ因为测量时将使用同一照度计，其受光面积相等，且，所以对于定向反射的表面，我们可以用上述代入式，整理后得：p=ep/e 对于均匀扩散材料也可以近似的用上述式。
可知只要测出材料表面入射光照度e和材料反射光照度ep，即可计算出其反射比。
（2）用照度计和亮度计测量用照度计和亮度计分别测量被测表面的照度e和亮度l后按下式计算p=πl/e 式中：l---被测表面的亮度，cd/m2； e-被测表面的照度，lx 。
2.测量内容要求测量室内桌面、墙面、墙裙、黑板、地面的光反射比。
每种材料面随机取3个点测量3次，然后取其平均值。
3.测量方法①将照度计电源（power）开关拨至"on"，检查电池，如果仪器显示窗出现"batt"字样，则需要换电池；②将光接收器盖取下，将其光敏表面放在待测处，再将量程（range）开关拨至适当位置，例如，拨在×1挡，测量的仪器显示值乘以量程因子即为测量结果。
望远镜光学特性参数测量
出瞳到目镜最后一个表面的距离就是出瞳距离，
2．望远镜的放大率
望远镜的放大率是指视放大率。
视放大率是指当人眼分别通过望远系统观 察和直接观察同一物体时，在人眼视网膜 上成象的大小之比，即
y tg y tg
出瞳距离的测量
测量望远镜的放大率
用标准光阑和测量显微镜测量望远镜扩大 1-平行光管 2-被测望远镜 3-测量显微镜
a a
测量望远镜的视场
a）原理结构图 1-视场仪 2-被测望远镜
b）视场仪分划板的一部分图形
五、测量数据记录和处理
根据实验指导书的表格来进行测量数据记 录和处理
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望远镜光学特性参数测量装置望远镜光学特性参数测量装置视场仪和测量显微镜视场仪和测量显微镜望远镜望远镜自准直法调较平行光管自准直法调较平行光管焦距仪测量测量显微镜的物镜倍率焦距仪测量测量显微镜的物镜倍率测微目镜测微目镜玻罗板玻罗板阿贝比长仪测量标准光阑的直径阿贝比长仪测量标准光阑的直径孔径光阑孔径光阑
tg D tg D
3．望远镜的视场
望远镜的视场是指人眼通过该仪器所能 见到的物空间的最大范围。
用所能见到的物空间最大范围的边缘向 入瞳中心所引的张角的角度值来表示望 远镜的物方视场
象方视场用象空间的边缘向出瞳中心所 引的张角的角度值来表示
三、实验仪器设备
导轨，被测望远镜，支架，测量显微镜， 标准光阑，平行光管，视场仪，游标卡 尺
四、实验内容和步骤
1．测量望远镜的出瞳直径和出瞳距离 1-标准光阑 2-被测望远镜 3-标准光阑的象 4-测量显微镜 5-导轨
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1．深入了解望远镜的结构。 2．深入了解望远镜的各种光学特性。 3．掌握望远镜的出瞳直径、出瞳距离、放大
率、视场等光学特性参量的基本测量方法。
1. 二、实验原理
1. 望远镜的主要光学特性参数有： 2. 出瞳直径 3. 出瞳距离 4. 放大率 5. 视场
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-
1．用望远镜观察具有等间距标记的目标时， 能否直接知道望远镜的放大率？
2．为什么说望远镜的放大率与物体的位置无 关？
3．试用实验证明望远镜的物镜框就是孔径光 阑。
望远镜光学特性参数测量装置
视场仪和测量显微镜,望远镜
自准直法调较平行光管
焦距仪测量测量显微镜的物镜倍率
测微目镜
玻罗板
阿贝比长仪测量标准光阑的直径
孔径光阑.视场光阑.出瞳.出瞳距离
物镜框是孔径光阑。这个光学系统的入瞳就是 孔径光阑本身（即物镜框）
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。
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，
出瞳到目镜最后一个表面的距离就是出瞳距离，
2．望远镜的放大率
望远镜的放大率是指视放大率。
视放大率是指当人眼分别通过望远系统观 察和直接观察同一物体时，在人眼视网膜 上成象的大小之比，即
y tg y tg
tg D tg D
目镜 6-目镜框 7-出瞳
望远镜的光路示意图
1．望远镜的出瞳直径和出瞳距离
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
3．望远镜的视场
望远镜的视场是指人眼通过该仪器所能 见到的物空间的最大范围。
用所能见到的物空间最大范围的边缘向 入瞳中心所引的张角的角度值来表示望 远镜的物方视场
象方视场用象空间的边缘向出瞳中心所 引的张角的角度值来表示
三、实验仪器设备
导轨，被测望远镜，支架，测量显微镜， 标准光阑，平行光管，视场仪，源自标卡 尺四、实验内容和步骤
1．测量望远镜的出瞳直径和出瞳距离 1-标准光阑 2-被测望远镜 3-标准光阑的象 4-测量显微镜 5-导轨
用标准光阑和测量显微镜测量 望远镜放大率
把被测望远镜和测量显微镜均固定在导轨上。
调节测量显微镜，使它调焦在被测仪器目镜后 的光斑（即出瞳）上，通常测量显微镜使用低 倍显微物镜，此时在显微镜中可以见到这个出 瞳的象。利用测微目镜测量出分划板上出瞳象 的大小，将测得的值缩小（显微物镜放大率） 后就是被测望远镜的出瞳直径
出瞳距离的测量
测量望远镜的放大率
用标准光阑和测量显微镜测量望远镜扩大 1-平行光管 2-被测望远镜 3-测量显微镜
a a
测量望远镜的视场
a）原理结构图 1-视场仪 2-被测望远镜
b）视场仪分划板的一部分图形
五、测量数据记录和处理
根据实验指导书的表格来进行测量数据记 录和处理
六、思考题