平行光管的调节与应用
α = α'
f1′ =
′ h1 f′ h
式中 f 1'为被测透镜焦距, f '为平行光管焦距实测值(贴于平行光管管壁上, 单位毫米), h为玻罗板上所选用线距实测值(实验中为名义值),h'1 为玻罗 板线对像的线间距(测量值).
1.玻罗板
α
2.平行光管物镜
3.被测凸透镜
4.测微目镜
实验原理 -----透镜焦距测量 -----透镜焦距测量
光路图演示
物镜 待测透镜
h h1'
f'
f 1'
实验原理 -----透镜的分辨率 -----透镜的分辨率
(a)
(b)
(c)
分辨率与瑞利判据
光学系统的鉴别率是该系统成像质量的综合性指标,按照几何 光学的观点,任何靠近的两个微小物点,经光学系统后成像在像 平面上,仍然应是两个" 平面上,仍然应是两个"点"像.事实上,这是不可能的.即使 光学系统无像差,通过光学系统后,波面不受破坏,而根据光的 衍射理论,一个物点的像不再是" 衍射理论,一个物点的像不再是"点",而是一个衍射花样.光 学系统能够把这种靠得很近的两个衍射花样分辨出来的能力,称 为光学系统的鉴别率. 瑞利提出了一个判据:如果一个物点的衍射图样中央主极大 与另一个物点的衍射中央主极大傍的第一极小相重合时,这两个 物点是恰可分辨的.
最新进展
激光平行光管,是一种通常对无穷远调焦,提供高平 行度,低发散度光束的激光器,其光学系统由高质量 的高级望远物镜组成.激光平行光管具有以前平行光 管的优点,且可以与数字相移干涉仪对接, 管的优点,且可以与数字相移干涉仪对接,直接进行波 前误差的高精度测量.激光平行光管可以在长距离上 提供直线度甚高的圆形光斑的光束,并且在距离变化 时光斑尺寸变化甚小,亦可按用户需要提供异形光斑 的激光平行光管. 激光平行光管被广泛应用于机器 视觉,工业自动化控制领域作为照明光源.该产品高 平行度,低发散度的特性,能使被测物体的投影图像 和实物保持同等外形,在轮胎,香烟,五金检测方面 游刃有余.
实验仪器
波罗板.分划板上用真空镀膜的方法镀上五
组线对,各线对间距名义值分别是:1mm, 2mm,4mm,10mm,20mm.
3号分辨率板.每板上面都有25个单元图案, 号分辨率板 号分辨率
每个单元有四个方向,每个方向都由一些平行 的刻线所组成的.3号板则从40m递减到 10m.
实验仪器
(四)测微目镜
板.当分划板位于物镜的焦面上时,分划板的像在物镜像空间的 无穷远处 ,即由平行光管发出的光是平行光束.
1 - 光 源:在平行光管中,利用白炽灯作为光源 2 - 毛玻璃:由于灯丝发出的光不是均匀的面光源,因此需要通过毛玻 璃将其转换成均匀的面光源照射分划板. 3 - 分划板:十字叉丝,波罗板,鉴别率板,星点板. 4 - 物 镜:平行光管物镜
带测微装置的目镜,由目镜, 可动分划板,读数鼓轮与连接装置等组成.目 镜把叉丝和被观测的像同时放大,其放大倍数不影响测量数据大小,但可以提高 测量准确程度.旋转鼓轮,刻有十字叉丝的可动分划板就可以左右移动.它的位 置可以在外面直接读出.测量时,应先调节目镜,看清楚叉丝,然后转动鼓轮, 使基准线与被测物的像的一端重合,便可得到一个读数.再转动鼓轮,使基准线 与被测物像的另一端重合,又可得到一个读数.两读数之差,即被测物的尺寸. 实验中用两种测微目镜,如图示.
实验目的和教学要求
了解平行光管的结构,掌握平行光管的 了解平行光管的结构, 调节方法. 调节方法. 学习使用平行光管测定薄透镜的焦距. 学习使用平行光管测定薄透镜的焦距. 了解分辨率的概念,利用平行光管测量 了解分辨率的概念, 透镜的分辨本领; 透镜的分辨本领;
实验原理 -----透镜焦距测量 -----透镜焦距测量
实验内容与步骤
实验装置图
玻罗板 毛玻璃 物镜 待测透镜 测微目镜
0 1 2 3 4 5 6 7 8
消空程 记录第二组 记录第一组 线对数值h2左 线对数值 1左 1右 2右
实验内容与步骤
(三)用平行光管测凸透镜的分辨率 (1)取下玻罗板,换上3号鉴别板,装 1)取下玻罗板,换上3 上光源. (2)将测微目镜,被测透镜,平行光 1 管依次放好. (3)移动被测透镜的位置,使3 (3)移动被测透镜的位置,使3号分辨 6 率板成像于测微目镜的焦平面上. 用眼睛认真地从分辨率板1 用眼睛认真地从分辨率板1号单 元上开始往下数,数出哪一个号16 数单元的线条能被刚好分辨清楚, 21 记下此号码. (4)在表中查出条纹宽度值,将条纹 宽度值和平行光管焦距实测值代 入公式,求出分辨率角值.
ห้องสมุดไป่ตู้新进展
JZC型自准测微平行光管,是一种高精度 JZC型自准测微平行光管, 测试仪器. 测试仪器.它可以测量微小角度位移及 平面的微小起伏, 平面的微小起伏,是目前我国工厂和实 验室中不可缺少的测试仪器之一. 验室中不可缺少的测试仪器之一.其主 要用途如下: 要用途如下: 1,测量机床表面及其它平面的平直度; ,测量机床表面及其它平面的平直度; 2,测量长导轨或平尺的直线性; ,测量长导轨或平尺的直线性; 3,测量两垂直面间的垂直度; ,测量两垂直面间的垂直度; 4,测量两光学平面间的角度.
朱琳
纲要
预习问题 研究背景 实验目的和教学要求 实验仪器 实验原理 实验内容与步骤 最新研究进展
预备问题及课堂讨论题
1.测凸透镜焦距和分辨率时,透镜与平行光管间的距 离对结果有无影响? 2.如何用一元线性回归方法来计算透镜焦距,特别是 有多个但不完整的玻罗板线对的数据时,还能获得焦 距的测量值吗? 3. 导出分辨率的测量公式,式中206265〃是怎么来的? 导出分辨率的测量公式,式中206265〃是怎么来的? 4. 讨论人眼在明视距离和远处(例如10 m处)能分辨的 讨论人眼在明视距离和远处(例如10 m处)能分辨的 最小距离(眼瞳直径的调节范围约为2 最小距离(眼瞳直径的调节范围约为2～8 mm) mm) 5. 测量透镜分辨率时,若将鉴别率板的成像再进行一级 放大,是否能提高透镜的分辨率(设放大系统的分辨 率高于透镜)? 6. 玻罗板放不到位,对测量的焦距值有什么影响?
实验内容与步骤
(一)实验中平行光管以调整好,不再需要调节. (二)测量凸透镜的焦距 1)将被测凸透镜置于平行光管的前方,在透镜的前方放上测微 目镜,调节平行光管,被测凸透镜和测微目镜,使它们大 致在同一光轴上,尽量让测微目镜拉近到实验人员方便观 察的位置. 2)将玻罗板放入平行光管中,罩上直筒形光源. 3)转动测微目镜的调节螺丝,直到从测微目镜里面能看到清晰 的叉丝或标尺为止. 4)前后移动凸透镜,使被测凸透镜在平行光管中的玻罗板成像 于测微目镜的标尺和叉丝上,表明凸透镜的焦平面与测微 目镜的焦平面重合. 5)用测微目镜测出玻罗板像中20,10,4mm两刻线的位置, 5)用测微目镜测出玻罗板像中20,10,4mm两刻线的位置, 并计算线对间距的测量值,重复六次,将各数据填入自拟 表中. 6 )读出平行光管的焦距实测值和玻罗板两刻线的实测值(出 厂时仪器说明书中给定)
竖线为基准线, 竖线为基准线,测 量时, 量时,竖线对准读 数,数值均在鼓轮 上读取.注意: 上读取.注意:整 数位是反的. 数位是反的.
10 5 10 5 0
70 75 80
4.059mm (a)
3.737mm (b)
实验仪器
测微目镜注意事项: 测微目镜注意事项: (1) 测量时,鼓轮应沿同一方向旋转,不得中途反向,以避免空 程误差. 程误差. (2) 被测量物的线度方向必须与基准线方向平行,否则会引入系 统误差. 统误差. (3) 被测量物的像与基准线重合,不能存在视差 (4) 虽然测微目镜测量范围为0～10mm,但一般测量应尽量控制 虽然测微目镜测量范围为0 10mm,但一般测量应尽量控制 在1～9mm范围内进行,以保护测微装置的准确度,切忌读 9mm范围内进行,以保护测微装置的准确度,切忌读 出负值. (5) 零点修正值的存在,注意整数位的读法.
研究背景
平行光管的用途:
平行光管是通过它取得来自无远的光束,此光束谓 之平行光.是装校调整光学仪器的重要工具,也是光 学量度仪器中的重要组成部分,配用不同的分划板, 连同测微目镜头,或显微镜系统,则可以测定透镜组 的焦距,鉴别率,及其他成像质量.将附配的调整式 平面反光镜固定于被检运动直线的工件上,用附配于 光管的高斯自准目镜头,通过光管上的高斯目镜观察, 可以进行运动工件的直线性检验.
最新进展
平行度测试仪是检测大型光电经纬仪多光轴 系统平行度的设备, 系统平行度的设备,要求平行度测试仪的精度 要达到0.5".方法是利用一块反射镜和两块五 要达到0.5".方法是利用一块反射镜和两块五 棱镜将一束准直光束分光成两束平行光束, 棱镜将一束准直光束分光成两束平行光束,大 型经纬仪的两个光学系统分别接收这两束平 行光, 行光,两束平行光所成像的脱靶量差值即为两 光学系统的光轴平行度.利用两个精度为0.1" 光学系统的光轴平行度.利用两个精度为0.1" 的自准直平行光管和一块平面反射镜检测平 行度测试仪精度. 行度测试仪精度.经检测标定后平行度测试仪 的精度可达到0.5",能够很好的满足检测平行 的精度可达到0.5",能够很好的满足检测平行 度为2"的光学系统的检测. 度为2"的光学系统的检测.
实验原理 -----透镜的分辨率 -----透镜的分辨率
根据衍射理论和瑞利准则,仪器的最小分辨角为
θ=1.22λ/D
式中θ 的单位为弧度,D为入射光瞳直径,λ为光波波长. 当平行光管物镜焦平面上的鉴别率板产生的平行光(将平行 光管的分划板换成鉴别率板)射入被测透镜时,在被测透镜的焦 平面附近,用测微目镜可观察到鉴别率板的像.如果被检透镜质 量高,在视场里观察到能分辨的单元号码越高.仔细找出尽可能 高的分辨单元号码,由下式测定鉴别率角值
工程光学实验 平行光管的调节与使用11光电专用
实验项目 平行光管的调节与使用[实验目的]1、了解平行光管的结构原理，并掌握平行光管的调整方法。
2、掌握平行光管的使用方法，测定透镜的分辨率及透镜的焦距。
[实验仪器]①CPG-550平行光管及其附件（含灯源及其变压器、平面反射镜）； ②分划板组（十字叉丝分划板、玻罗板、分辨率板、星点板）； ③读数测微目镜（高斯型）；（④被测透镜。
[实验内容及步骤] 一、平行光管的调节（1）用自准直法调节平行光管发出平行光（无视差） a)调节目镜.使在目镜能清晰观察到十字分划板叉丝。
b)调节平面反射镜，使平行光管的出射光反射回到平行光管内。
c)细心调节分划板前后位置，使目镜能同时清楚地看到十字丝和它反射回来的十字叉丝像，并调节平面反射镜的垂直和水平调节螺丝，使叉丝物像重合，切武视差，此时分划板已处于F 焦面位置，平行光管发出平行光。
注意：分划板可更换，中心点可调，前后位置可调，mm f 550='物。
（2）使十字分划板中心点再平行光管的光轴上a)松开平行光管的十字螺钉，将平行光管沿管轴旋转180º，如发现分划板叉丝物像不重合，说明叉丝中心与管轴还有偏离，此时可分别调节平面反射镜及分划板中心的位置，两者各调一半，使叉丝物像重合（半角调节法）。
b ）反复以上调节，使得转动平行光管时叉丝物像重合。
二、精确测定凸透镜的焦距（十字分划板→玻罗板）（1）原理：l f B O y 平'=2，l f A O y x '='1 ∴ 平f f y y x ''='，y y f f x ''='平只要测出y ',将y 、平f '代入以上公式，即可求出x f '。
（2）玻罗板：注意：a)测微鼓单向移动，避免回程差；b ）x f f '>'2平dd f f x ''='平三、测凸透镜的分辨本领，即最小分辨角（1）玻罗板更换为分辨率板（3号）：每单元由4组刻纹，共25个单元。
平行光管调节及使用(1)
实验十一 平行光管的调整及使用实验目的 :１．了解平行光管的结构及工作原理，掌握平行光管的调整方法。
２．学会用平行光管测量凸透镜的焦距。
３．会用平行光管测定鉴别率。
实验仪器 ：平行光管，平面反射镜，平行光管分划板，测微目镜，凸透镜等。
平行光管的结构平行光管是产生平行光束的装置，其外形如图5－11－1所示。
当调试好平行光的1.物镜组 5.分划板调节螺钉2.十字旋手3.底座4.镜管 6.照明灯座 7.变压器图5 —11－１十字分划板的中心与平行光管的主光轴共轴以后，先拆下高斯目镜光源，再拆下十字 分划板，换上玻罗板、鉴别率板等，接上如图5－11－2所示的直筒式光源，但是直筒光源上拆下来的。
由于分划 板放在平行光管物镜的焦平 板的毛玻璃上，所以，分划 板上各种划痕，以及毛玻璃 上所散射出来的光，通过物镜的折射以后，都成为平行光。
平行光管是装、校、调整光学仪器的重要工具之一， 也是光学量度仪器中的重要组成部分，配用不同的分划板，与测微目镜（或显微镜系 统），可以测定透镜或透镜组的焦距、鉴别率及其它成像质量。
为了保证检查或测量 精度，被检透镜组的焦距最好不大于平行光管物镜焦距的二分之一（其物镜焦距我们 经常说成是平行光管的焦距）。
式光源中的小灯泡是从高斯1 2 3 4面上，且有灯光照射在分划 1.物镜 2.分化板 3.毛玻璃 4.光源图5 — 11 — 212 34 567平行光管的型号很多，常见的有CPG550型、CTT5.5型，下面主要以CPG550为例介绍平行光管的构造，１．CPG550型平行光管主要规格（１）物镜焦距f'：550毫米（名义值），使用时按出厂的实测值。
（２）物镜口径D：55毫米。
（3）高斯目镜：焦距f'为44毫米，放大倍数为5.7×。
２．分划板(a)十字分划板(b)2号鉴别率板(c)3号鉴别率板(d)星点板(e)玻罗板图5—11－３CPG550型平行光管有5种分划板，如图5－11－3所示。
5实验 平行光管的调整和使用
实验五 平行光管的调整和使用一、实验目的1、 了解平行光管的结构、掌握平行光管的调整方法。
2、 使用平行光管测量透镜焦距。
二、实验仪器550型平行光管（准直管），可调式平面反射镜，分划板（玻罗板），测微目镜，待测透镜三、实验原理1、平行光管的结构2、 测量原理准直管是一种能发射平行光束的精密光学仪器，有一个质量优良的准直物镜，其焦距的数值是经过精确测定的。
光源发出的光，经分光镜反射后，照亮分划板，利用平面反射镜和目镜，应用自准直原理可将分划板准确定位在物镜的焦面上，其光路图如下图2所示。
从图中几何关系看出，测量表达式为：y y f f x''⋅= 已知f=550mm ，由此可知只需测出y 和y ’的值即可。
四、实验步骤1、 调节准直管（1） 将准主管面对平面反射镜，使玻罗板的刻线对位于垂直方向。
（2） 调节目镜，使目镜中能清楚地看到玻罗板上地刻线对。
（3） 调节平面反射镜，使由准主管射出地光束重新返回准主管。
（4） 细心调节分划板座地前后位置，使目镜中能同时清楚地看到刻线对和它反射回来地像，这时玻罗板已基本调节在物镜的焦平面上。
图2 平行光管测透镜焦距光路图（5）调节平面反射镜的铅直和水平调节螺旋，使玻罗板上刻线对物、像重合，且无视差，这时玻罗板已和物镜的焦平面严格共面。
（6）松开准主管座上的十字螺钉，将准主管绕光轴转过180度，如发现玻罗板上刻线对不再重合，说明玻罗板中心同光轴还有些偏离。
（7）分别调节平面反射镜及分划板中心调节螺旋，两者各调节一半，使玻罗板上刻线对物、像重合。
（8）重复步骤（6）、（7），反复调节，直到转动准主管时，刻线对的物和像始终重合，至此，准主管已调节完毕。
2、测定透镜的焦距(1) 如图放置好准直管，待测透镜及测微目镜，调节同轴、等高；(2) 沿光轴前后移动透镜，使在测微目镜中看到清晰的玻罗板像；(3) 用测微目镜测出玻罗板的像上各线对的间距y‘，重复几次，取平均值；（已知：y1=1mm，y2=2mm，y3=4mm，y4=10mm，y5=20mm）(4) 以y‘和y及准直管物镜焦距f‘=550mm代入测量公式，计算出待侧透镜的焦距。
平行光管的调节与应用
光学系统的分辨本领
光学系统对物点所成的像，不可能是几何点，而是具有一定大小的光斑——亮暗交替的环状衍射条纹。
如果两个物点的距离很小，对应的光斑会互相重叠，光的衍射现象限制了光学系统的分辨能力，这是光学系统普遍存在的问题。
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瑞利判据与最小分辨角
一个物点的衍射图样中央主极大与另一个物点的衍射的第一极小相重合时，这两个物点是恰可分辨的。
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实验目的和教学要求
了解平行光管的结构，掌握平行光管的调节方法; 学习使用平行光管测定薄透镜的焦距。 了解分辨率的概念，利用平行光管测量透镜的分辨本领；
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平行光管
通过平行光管可以取得来自无穷远的光束——平行光。它是装校调整光学仪器的重要工具，也是常用的光学量度仪器。
预备问题及课堂讨论题
1．测凸透镜焦距和分辨率时，透镜与平行光管间的距离对结果有无影响？2．如何用一元线性回归方法来计算透镜焦距，特别是有多个但不完整的玻罗板线对的数据时，还能获得焦距的测量值吗？3. 导出分辨率的测量公式，式中206265″是怎么来的？4. 讨论人眼在明视距离和远处（例如10 m处）能分辨的最小距离（眼瞳直径的调节范围约为2～8 mm）5. 测量透镜分辨率时，若将鉴别率板的成像再进行一级放大，是否能提高透镜的分辨率（设放大系统的分辨率高于透镜）？6. 玻罗板放不到位，对测量的焦距值有什么影响？
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透镜最小分辨角的测量
分辨率板
每板上面都有25个单元图案，每个单元有四个方向，每个方向都由一些平行的刻线所组成的。3号分辨率板则从40µm递减到10µm。
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用测微目镜可观察到分辨率板的像。如果被检透镜质量高，在视场里观察到能分辨的单元号码越高。仔细找出尽可能高的分辨单元号码，由下式计算最小分辨角
平行光管的调节和使用实验报告
平行光管的调节和使用实验报告一、引言平行光管是一种常用的光学实验仪器，用于产生平行光束。
在许多光学实验和光学设备中，平行光束的使用至关重要。
本实验旨在研究平行光管的调节和使用方法，以及对光束的影响。
二、实验步骤1. 准备实验所需材料：平行光管、光源、反射镜、透镜等。
2. 将光源放置在适当的位置，并对其进行调节，保证光线稳定。
3. 将平行光管放置在光源前方，调节其位置，使光线能够通过光管。
4. 调节平行光管的角度，使光线尽可能地平行。
5. 在平行光管的出口处放置反射镜，反射光线使其方向与入射光线平行。
6. 在反射镜的一侧放置透镜，调节透镜位置和焦距，使光线经过透镜后能够聚焦成平行光束。
三、实验结果通过对平行光管的调节和使用，我们成功地产生了平行光束。
通过调节光源位置和角度，我们可以控制光线的入射方向和角度。
通过反射镜和透镜的使用，我们能够使光线保持平行，并且可以调节光线的聚焦程度。
四、实验讨论1. 光源的稳定性对实验结果有重要影响。
如果光源不稳定或者存在明显的闪烁，会导致产生的光束不够平行。
2. 平行光管的角度调节是关键步骤之一。
如果角度调节不准确，会导致光束的方向不平行。
3. 反射镜和透镜的使用可以进一步改善光束的平行性和聚焦效果。
透镜的选择和调节需要根据实际需求进行。
五、实验应用平行光管广泛应用于光学实验和光学设备中。
在显微镜、望远镜等光学仪器中，平行光管可以使光线在光学系统中传输更加稳定和精确。
在激光技术中，平行光管可以用于整形光束，使其成为平行光束，提高激光器的输出功率和质量。
六、实验总结通过本实验，我们学习了平行光管的调节和使用方法，并成功地产生了平行光束。
实验结果表明，光源的稳定性、平行光管的角度调节以及反射镜和透镜的使用对光束的平行性和聚焦效果有重要影响。
平行光管在光学实验和光学设备中具有广泛的应用价值，对光学研究和应用具有重要意义。
七、参考文献[1] 瞿晓星, 王宇, 李明, 等. 平行光管的研究及应用[J]. 中国光学, 2018, 11(1): 64-70.[2] 邓小勇, 张航, 吴江, 等. 平行光管的设计与制作[J]. 中国光学, 2019, 12(3): 409-415.八、附录实验所用材料：平行光管、光源、反射镜、透镜等。
5实验平行光管的调整和使用
5实验平行光管的调整和使用实验目的：通过对平行光管的调整和使用，掌握光学实验中平行光管的使用方法，并了解平行光管在光学实验中的作用和应用。
实验器材：平行光管、白色光源、凹透镜、凸透镜、物体、屏幕、光屏等。
实验原理：平行光管是光学实验中常用的一种装置，用来产生平行光线，可以用来模拟远方光源照射物体的情况。
在实验中，我们可以通过调整平行光管的位置和角度，来获得不同的光线照射效果，从而研究光线的传播规律和光学相关现象。
实验步骤：1.将平行光管放置在平稳的台面上，并调整好其位置，使其与实验物体和光屏等垂直。
2.将白色光源放置在平行光管的一侧，并确保光线可以通过平行光管发射出来，形成平行光束。
3.在平行光管的另一侧放置实验物体，比如一个透镜或其他物体，调整其位置和角度，使其得到适当的光线照射。
4.在实验物体的另一侧放置一个光屏或观察屏，用来观察光线的传播情况和形成的影像。
5.可以在实验中加入凹透镜、凸透镜等光学元件，观察其对光线传播的影响，从而了解不同物体对光线的散射、聚焦等现象。
实验注意事项：1.实验中要小心操作，防止光线直射眼睛，可以戴上护目镜等防护用具。
2.调整平行光管的位置和角度时要小心，确保光线发射和照射的正确。
3.实验环境应保持安静，避免外部光线干扰，以获得清晰的实验结果。
实验结果：通过调整平行光管的位置和角度，我们可以观察到不同物体在光线照射下的影像和效果。
实验中我们可以发现，平行光管可以模拟远方光源照射物体的情况，从而研究光的传播规律和光学现象。
实验应用：平行光管在光学实验和教学中有着广泛的应用，可以用来研究光的传播规律、物体的光学特性、光成像等方面的问题。
通过实验，我们可以更好地理解光学原理和现象，提高实验技能和科学素养。
总结：通过对平行光管的调整和使用，我们可以更好地了解光学实验中的平行光线产生和应用方法，掌握光的传播规律和光学现象的研究方法，提高实验技能和科学素养，为进一步研究光学问题打下基础。
实验十一平行光管的调整及使用
实验十一平行光管的调整及使用一、实验目的1. 了解平行光管的结构、原理和调整方法；2. 掌握使用平行光管测量物体的长、宽、高，及角度等参数的方法。
二、实验原理平行光管又称为追光器，是一种用于投影、测量的光学仪器，通过平行光束的投射使被测物投影到屏幕上，从而测量物体的长、宽、高和角度等参数。
平行光管主要由发光体、物镜、平台、接触轮等部分组成，其中，发光体产生平行光束，物镜使光束垂直投射到物体表面，平台和接触轮保证了物体在同一平面上的测量。
调整好的平行光管，可以投射出非常纯净、明亮、均匀并没有“翘尾巴”的平行光。
三、实验器材平行光管、直尺、标尺、图钉、白纸、测角器。
四、实验步骤1. 开启平行光管电源，调节发光体的亮度，使平行光管发出明亮的光线；2. 将平行光管放在平稳的桌面上，调整光管的高度，使光线垂直向下照射；3. 参照平行光管安装说明书，安装和调整合适的物镜，请专业人员指导操作；4. 将待测物体放置在平行光管的平台上，与接触轮接触；5. 调整物镜位置，使得光束的最终成像平面足够大，可以容纳整个测量范围；6. 调整物镜的焦距和位置，使得光束垂直投射到物体表面；7. 在屏幕上固定一张白纸，在白纸上钉上几个图钉，并沿着待测物体的四周方向，用直尺或标尺测量物体的长、宽、高等参数；8. 使用测角器测量物体的角度等参数；9. 完成测量后，关闭平行光管电源，清理仪器和工作环境，正确认识仪器和配件的使用与维护。
五、实验注意事项1. 实验过程中，必须认真仔细，小心操作，避免意外事故的发生；2. 使用平行光管前，应仔细读取并遵守厂家的安装、调整、使用和维护规定；3. 仪器的磨损度、光管的清洁度、物镜的调整程度等，都会对测量结果产生直接的影响，应加以重视；4. 操作人员必须具备一定的专业知识和技能，不得擅自拆卸和修理仪器；5. 仪器在使用过程中，应避免与其它光学仪器和强电器具放在同一位置，以免产生干扰。
六、结论通过本实验，我们了解了平行光管的结构、原理和调整方法，并掌握了使用平行光管测量物体的长、宽、高及角度等参数的方法。
平行光管的调节与使用
1§2.24 平行光管的调节与使用目的1．了解平行光管的构造及原理; 2．掌握平行光管的调节方法;3．学会使用平行光管测量透镜焦距及分辨率的方法. 仪器及用具550型平行光管、可调式平面反射镜、分划板一套(包括十字分划板、玻罗板、分辨率板和星点板)、测微目镜及待测透镜.实验原理一、平行光管的结构平行光管主要是用来产生平行光束的,它是校验和调整光学仪器的重要工具,也是重要的光学量度仪器.若配用不同的分划板及测微目镜或读数显微镜,可测定和检验透镜或透镜组的焦距、分辨率及其成像质量．实验室中常用的CPG －550型平行光管,附有高斯目镜和可调式平面反射镜,其光路图如图2.24-1所示. 由光源发出的光,经分光板后照亮分划板,而分划板被调节在物镜的焦平面上.因此,分划板的像将成于无穷远,即平行光管发出的是平行光束,可用高斯目镜根据自准直原理来检验.二、平行光管的规格及附件1．平行光管:焦距f '为550mm (名义值),使用时按实测值.口径D =55mm ,相对孔径D : f '=1:10.2．高斯目镜:焦距为44mm ,放大倍率5.7.3．分划板:图2.24-2(a )为十字分划板,其作用是用来调焦和光路共轴的.图2.24-2(b )为玻罗板,它与测微目镜或显微镜组组合,用来测定透镜或透镜组的焦距. 玻罗板的玻璃基板上,用真空镀膜的方法镀有五组线对,各组线对之间距离的名义值分别为1.000mm ;2.000mm;4.000mm;10.000mm 和20.000mm ,使用时应以出厂的实测值为准.图2.24-2(c)为分辨率板,该板有两种(２号、3号),可以用来检验物镜和物镜组件的分辨率,7图2.24-1 1.可调式反射镜;2.物镜;3.分划板;4.光阑;5.分光板; 6.目镜;7.出射光瞳;8.聚光镜;9.光源;10.十字螺钉.(a) (b)(c) (d) 图2.24-2 分划板2板上有25个图案单元,对于2号板,从第1单元到第25单元每单元条纹宽度由20μ递减至5μ,而3号板则由40μ递减至10μ.图2.24-2(d)为星点板,星点直径0.05mm ,通过光学系统后产生该星点的衍射花样,根据花样的形状可以定性检查系统成像质量的好坏.实验内容一、平行光管的调节为了正确使用平行光管和确保平行光管的出射光线严格平行,必须在使用前对平行光管进行调节.(一)调节要求1．使十字分划板严格处于物镜的焦平面上.2．使十字分划板十字线中心同平行光管的光轴相重合. (二)调节步骤1．将仪器按图2.24-1所示放置.2．调节目镜,使在目镜中能清楚地观察到十字分划板的十字线.3．调节平面反射镜,使平行光管射出的光束返回平行光管,即在目镜视场中能见到十字叉丝的反射像且与物像重合.4．细心调节分划板座的前后位置,在目镜中不仅能同时清楚地看到十字线并且与反射回来的像无视差.这时分划板已基本调整在物镜的焦平面上了.(为什么?)5．松开平行光管的十字螺钉,将平行光管绕光轴转过180度,若分划板十字线的物与像不重合,这说明十字线中心同光轴不重合.6．分别调节平面反射镜及分划板座中心调节螺钉,两者各调一半,使分划板十字线的物与像重合.7．重复步骤5和6,反复调节直到转动平行光管时,十字线的物与像始终重合.至此,平行光管已调节完毕.二、测定透镜的焦距 (一)原理如果平行光管已调节好,并使玻罗板位于物镜L 的焦平面上,那么,从玻罗板出射的光,经物镜L 后变成平行光,平行光通过待测透镜L x 后,将在L x 的第二焦平面F '上会聚成像,其光路如图2.24-3所示,因而玻罗板上的线对必然成像于F '面上.由图2.24-3可以得到待测透镜的焦距为式中y 是玻罗板上所选用线对间距的实测值,y '是玻罗板上对应像的间距的实测值,f '是平行光管物镜第二焦距的实测值.(二)步骤)124.2(-''-='yy f fx 图2.24-4-y '' 图2.24-331．将平行光管中的分划板换成玻罗板,并调节使之位于平行光管物镜的焦平面上.按图2.24-4放置好平行光管、待测透镜及测微目镜,并使之共轴,测微目镜放在待测透镜第二焦平面附近.2．沿光轴前后移动透镜,使在测微目镜中看到清楚的玻罗板线对的像.3．选用玻罗板上的不同线对,用测微目镜测出玻罗板线对像的间距y ' ,重复三次,取平均值,计算待测透镜的焦距.三、测透镜的分辨率 (一)原理分辨率(或分辨本领)是指光学系统能够分辨细微结构的能力,它是光学系统成像质量的综合性指标.按照几何光学的原理,任何靠近的两个物点,经光学系统后所成的像也应该是两个“点”.但这是不可能的,因为即使光学系统无像差,由于光的衍射作用,一个物点的像不再是一个“点”，而是一组衍射花样.根据衍射理论,一个透镜的分辨率用它能够分辨两组衍射花样的最小角距离θ表示.若D 为透镜孔径,λ为光波波长,则最小角距离θ为如图2.24-4所示,若将分辨率板置于平行光管的物镜焦平面上,那么,在待测透镜的第二焦平面附近,将得到分辨率板的像.用测微目镜观察此像,待测透镜的质量越高,观察到的能分辨的单元号码就越高,找出分辨率板上刚能分辨的单元号码,然后按下式计算透镜可分辨的最小角距离式中2a 为相邻两条刻线的间距,a 为刻纹宽度(单位毫米,由附表可以查得), f '为平行光管焦距的实测值．(二)测量分辨率的方法1．如图2.24-4所示,安排好仪器,将玻罗板换3号分辨率板.2．调节各光学元件,使之共轴,并将测微目镜放置在待镜的第二焦平面附近.3．沿光轴前后移动透镜,使测微目镜中能够看到分辨率板的像,并读出分辨率板上刚能被分辨的单元号码.查阅附表,计算出θ.4．测出透镜的孔径D ,由(2.24-2)式计算θ与由(2.24-3)式测得的θ进行比较(取λ=550.0nm ).思考题1．平行光管是怎样产生平行光束的? 2．平行光管调节的具体要求是什么?附表 分辨率板条纹宽度及最小分辨角(3号分辨率板)）（秒）324.2(2062652-'=f a θ）（（秒）弧度）224.2140(22.1-==DD λθ4。
平行光管的调整和使用
3—5 平行光管的调整和使用几何光学的理论指出：位于正透镜焦平面上的点光源，发出的光经透镜后成为一束平行光。
根据这个原理，平行光管把分划板置于物镜的焦平面上，则分划板上每个点投回物镜的光，经物镜后都成为平行光束，即分划板成象在无穷远处，如图3—5—1所示。
平行光管主要是用来产生平行光束的仪器。
它是装校和调整光学仪器的重要工具之一，也是重要的光学量度仪器。
配有不同的分划板、测微目镜或读数显微镜系统，则可测定透镜或透镜组的焦距、分辨率及其成像质量。
本实验旨在了解平行光管的结构原理；掌握平行光管的调整和使用方法；测定透镜的焦距、分辨率及玻璃基板的平行度。
一、[实验仪器]550型平行光管一套、可调式平面反射镜（附件）、分划板一套（附件，其中包括十字叉丝分划板、玻璃、分辨率板、星点板各一块）、读数显微镜、待测透镜及平面玻璃基板各一块。
二、[实验原理]实验室中常用的国产CPG-550型平行光管附有高斯目镜和调整式平面反射镜。
其光路结构如图3—5—2所示1.可调式反射镜；2.物镜；3.分划板；4.光阑；5.分光板；6.目镜；7.出射光瞳；8.聚光镜；9.光源；10.十字螺钉图3—5—1550型平行光管的主要技术规格及附件如下： 1．平行光管：焦距550='f mm （名义值），使用时按实测值。
口径55=D mm 。
相对孔径101='f D。
2．高斯目镜：焦距44='f mm ，放大倍数5.7倍。
3．分划板：除了十字叉丝分划板（如图3—5—3（a ））外，还有其它形式分划板可以根据测量内容的不同而更换使用。
（1）分辨率板：分2号和3号两种。
板上有25个单元图案，对于2号板，从第一单元到第25单元，条纹宽度由μ20递减到5μ，而3号板则由40μ递减至10μ（如图3—5—3（b ））。
分辨率板可用于检验物镜和物镜组件的分辨率。
（2）星点板：星点直径为0.05mm ，通过光学系统后产生该星点的衍射花样，根据花样的形状可以定性检查系统成像质量的好坏。
平行光管的调整及使用
4.687
0.01
A
（ xi x）2 n 1
U x 2A 2B
y1 x1 x‘1 2.7874.6871.900mm y2 x2 x‘2 3.2604.2190.959mm y3 x3 x‘3 3.5183.9720.454mm
U y1
U2 x1
U 2 x‘1
0.01mm
2650.013mm
Uf3
f3
U （
f
f‘ ’）2 （Uyy33
）2 （Uyy3’ ‘3 ）2
251 （0.9）2 （ 0.01）2 （0.0009）2 552 0.454 0.9986
• 550型平行光管 用测微目镜测出6条波罗板刻线的像的位置，重复6次。
用测微目镜测出6条波罗板刻线的像的位置，重复6次。 学会用平行光管测量凸透镜的焦距。
• 测微目镜，待测透镜及支架 记录平行光管上给出的物镜焦距实测值 f’=552.
学会用平行光管测量凸透镜的焦距。 记录平行光管上给出的物镜焦距实测值 f’=552. 刻线像的位置(Δ仪=0. 调节测微目镜的目镜，看清测微目镜内分划板上的准线和读数；
1
2
3
4
5
6
平均值
ΔA
UX
x1(mm)
2.812
2.791
2.771
2.785
2.787
2.775
2.787
0.01
0.01
x2(mm)
3.281
3.272
3.261
3.251
3.251
3.241
3.260
0.01
0.01
x3(mm)
3.531
3.520
3.531