工程光学实验指导
工程光学实验1—6指导书
实验一 放大率法测量焦距和截距 Measurement Of Focus And Intercept一、实验目的:1．通过对透镜的焦距和截距测量熟悉焦距仪的测量原理及测量方法，掌握基本的实验技能。
2．了解焦距仪的结构及平行光臂的使用，学会螺旋丝杠式测微目镜读数方法。
3．掌握校正显微镜放大率的方法。
二、实验要求：基本理论：理想光学系统的共线成像理论。
基本知识：了解焦距仪的结构，平行光管的使用，理想光学系统焦点、焦平面、主平面、焦 距和截距的概念。
基本技能：学会在焦距仪上进行同轴等高调节。
学会使用螺旋丝杠式测微目镜及读数方法。
三、实验内容及测量原理：焦距和截距是光学系统重要的特性参数，就几何光学来说，焦距是光学系统的特征值。
只要知道焦距和焦点的位置，就能完全确定任何位置上的物体经过该光学系统所成像的位置、大小、正倒和虚实。
1．焦距的测量原理：光学系统的主点到焦点的距离称为焦距。
物方焦距、像方焦距分别用f 、'f 表示。
放大率法测量焦距是利用平行光管物镜焦面上分化板的一对刻线在被测透镜焦面上成像的比例关系，求出被测透镜焦距的大小。
如平行光管分化板上一对刻线间距为y ,经被测透镜成的像为'y ,平行光管物镜和被测透镜焦距分别为'0f 和'f ,由图一可看出它们的关系如下： 0f y tg -=ω '''f y tg -=ω∵'ωω= ∴''0f y f y -=- 即yy f f ''0'∙-= 式中f0'、y 为已知，f'与y'成正比。
这样只要测出y',即可求出被测透镜焦距。
图一2．焦距的测量：光学系统的最后一个表面顶点到像方焦点的距离为后焦距，用lp'表示。
很显然，对于一个光学系统知道了焦距和截距的大小，就可确定焦点和主点的位置。
图二在测量截距的同时，可以进行透镜截距'F l的测量。
工程光学实验指导书
工程光学实验指导书厦门工学院电子信息工程系2014.9目录实验一Tracepro基本功能学习及反光杯建模 (3)实验二聚光镜的建立 (6)实验三导光管建立 (8)实验四液晶背光模组建立 (15)实验一Tracepro基本功能学习及反光杯建模一、实验目的1. 熟悉tracepro基本功能。
2. 熟悉建模及表面属性、材料定义方法。
二、球形反光碗设计球形反光碗是使用耐热玻璃（例如：PYREX）压制成型，其内部经高光洁度抛光处理并涂镀反光膜，可将投影灯的后部光能有效地反射至前方，提高投影灯光能利用率。
球形反光碗实物图形如下：球形反光碗设计步骤：1．打开TracePro3.24→新建名为球形反光碗的文件，或使用CtrL+N2．点击→，选择Conic类型，形状为球形（Spherical）,厚度（Thickness）输入4mm，反光碗高(length)为18mm,孔大小为0,半径(radius)为33mm, 起点坐标值和旋转坐标值保持默认，输入结果为图1.1图框所示：图1.14．点击Insert，使用工具栏图标区缩小图形后，点击下拉菜单View →Render进行渲染以后，反光碗实体模型如图1.2：图1.25．使用工具栏图标区箭头工具，在图形区完全选中反光碗，或点中导航选项卡中“模型树”Object 1，单击鼠标右键，在弹出下拉菜单中选择进行材料属性设置，在材料目录（Catalog）中选择IR,克斯（PYREX）耐热玻璃，运用（Apply）此属性，吸收、透过和折射率将显示如图1.3：注：PYREX相关知识：PYREX玻璃是美国康宁玻璃公司(CORNING)研究人员薛利文(Sullivan)1915年发明的，并取得发明专利。
这种玻璃在美国叫“派莱克斯”(PYREX)玻璃，PYREX是美国康宁公司产品的一个商标。
派莱克斯玻璃专利失效以后，这种玻璃被各国广泛采用。
70多年来，很多专家学者都想研究一种新的玻璃，超过派莱克斯玻璃的性能，都没有成功。
工程光学基础实验指导书
哈尔滨理工大学实验指导书课程名称：工程光学基础学院：测控技术与通信工程学院系部专业：测控技术及仪器１实验一：放大镜、显微镜和望远镜光路并搭及视角放大率的测量实验类型：综合型适用专业：测控技术及仪器一、实验目的：通过光路拼搭，将理想光学系统平面成像、实际光组的光束限制等理论结合起来，形成的综合实验，掌握放大镜、显微镜和望远镜的工作原理及光路特点，并通过视角放大率估测，加深对视角放大率的理解。
二、实验内容：分别拼搭放大镜、显微镜和望远镜的光路及视角放大率的估测。
三、实验用设备仪器及材料：简易光具座、光源、透镜、像屏、玻璃刻线板等。
四、实验方法及步骤：1、放大镜：（1）、玻璃刻线板和正透镜放好，移动正透镜，使玻璃刻线板放在距正透镜一倍焦距以内靠近焦点处，则正透镜起放大镜作用，可观察到玻璃刻线板的放大正立的虚像。
（2）、测量视角放大率：在刻线板旁再放上另一块刻线相同的玻璃刻线板并使它距人眼250mm，两眼同时观察，右眼通过放大镜观察放大的像g1’,左眼直接观察另一刻线板g2，若放大像g1’的n个刻线值正好与g2上的m个刻线值相当，则放大镜的视角放大率就是 m / n。
（3）、理论放大镜的视角放大率为250 / f放。
2、显微镜：（1）、将刻线板g1,正透镜L1 放置在光具座上，刻线板g1放在L1的一倍焦距到两倍焦距之间的地方,使g1成一个放大倒立的实像g1’。
然后将正透镜L2 放置好,并使g1’在L2 的物方一倍焦距以内,放大镜L2使g1’再放大到g1”。
这样就构成了一个显微镜。
(2)、测量视角放大率：显微镜的视角放大率与放大镜的测量方法相同。
右眼通过显微镜观察放大的像g1”左眼直接观察另一刻线板g2，若放大像g1”的n个刻线值正好与g2上的m个刻线值相当，则显微镜的视角放大率就是m / n。
２(3)、根据公式得到显微镜理论的视角放大率为：△ / f1 * 250 / f2’３、望远镜：(1)、开普勒式望远镜：用长焦距的正透镜L1和短焦距的正透镜L2构成，当L1的像方焦点和L2的物方焦点重合时就组成开普勒式望远镜。
工程光学基础实验报告
一、实验目的1. 理解和掌握光学基本原理和实验方法；2. 学习使用光学仪器，观察光学现象；3. 分析光学实验数据，提高实验技能。
二、实验仪器与设备1. 光具座；2. 平面镜；3. 凸透镜；4. 薄透镜；5. 光屏；6. 光具箱；7. 刻度尺；8. 毫米尺；9. 精密水准仪；10. 光学显微镜；11. 光电传感器；12. 数据采集器。
三、实验原理1. 几何光学：利用光学仪器观察光的传播、反射、折射等现象，研究光与物质之间的相互作用。
2. 物理光学：研究光的波动性质，包括光的干涉、衍射、偏振等现象。
四、实验内容与步骤1. 观察平面镜成像现象：将平面镜放置在光具座上，调整光源和光屏，观察物体在平面镜中的成像。
2. 观察凸透镜成像现象：将凸透镜放置在光具座上，调整光源和光屏，观察物体在凸透镜中的成像。
3. 观察薄透镜成像现象：将薄透镜放置在光具座上，调整光源和光屏，观察物体在薄透镜中的成像。
4. 光的干涉现象：利用干涉仪观察光的干涉条纹，研究光的波长、相位等信息。
5. 光的衍射现象：利用衍射光栅观察光的衍射条纹，研究光的波长、衍射角等信息。
6. 光的偏振现象：利用偏振片观察光的偏振现象，研究光的偏振方向和强度。
7. 光电传感器实验：将光电传感器连接到数据采集器，观察光强度与光电传感器输出电压之间的关系。
五、实验数据与结果分析1. 观察平面镜成像现象：实验结果显示，物体在平面镜中的成像与物体本身位置关于平面镜对称。
2. 观察凸透镜成像现象：实验结果显示，物体在凸透镜中的成像为实像或虚像，成像位置与物体位置、透镜焦距有关。
3. 观察薄透镜成像现象：实验结果显示，物体在薄透镜中的成像为实像或虚像，成像位置与物体位置、透镜焦距有关。
4. 光的干涉现象：实验结果显示，干涉条纹间距与光的波长、干涉仪间距有关。
5. 光的衍射现象：实验结果显示，衍射条纹间距与光的波长、衍射光栅间距有关。
6. 光的偏振现象：实验结果显示，光的偏振方向与光的传播方向有关。
工程光学实验1—6指导书.
实验一 放大率法测量焦距和截距 Measurement Of Focus And Intercept一、实验目的:1．通过对透镜的焦距和截距测量熟悉焦距仪的测量原理及测量方法，掌握基本的实验技能。
2．了解焦距仪的结构及平行光臂的使用，学会螺旋丝杠式测微目镜读数方法。
3．掌握校正显微镜放大率的方法。
二、实验要求：基本理论：理想光学系统的共线成像理论。
基本知识：了解焦距仪的结构，平行光管的使用，理想光学系统焦点、焦平面、主平面、焦 距和截距的概念。
基本技能：学会在焦距仪上进行同轴等高调节。
学会使用螺旋丝杠式测微目镜及读数方法。
三、实验内容及测量原理：焦距和截距是光学系统重要的特性参数，就几何光学来说，焦距是光学系统的特征值。
只要知道焦距和焦点的位置，就能完全确定任何位置上的物体经过该光学系统所成像的位置、大小、正倒和虚实。
1．焦距的测量原理：光学系统的主点到焦点的距离称为焦距。
物方焦距、像方焦距分别用f 、'f 表示。
放大率法测量焦距是利用平行光管物镜焦面上分化板的一对刻线在被测透镜焦面上成像的比例关系，求出被测透镜焦距的大小。
如平行光管分化板上一对刻线间距为y ,经被测透镜成的像为'y ,平行光管物镜和被测透镜焦距分别为'0f 和'f ,由图一可看出它们的关系如下： 0f y tg -=ω '''f y tg -=ω∵'ωω= ∴''0f y f y -=- 即yy f f ''0'∙-= 式中f0'、y 为已知，f'与y'成正比。
这样只要测出y',即可求出被测透镜焦距。
图一2．焦距的测量：光学系统的最后一个表面顶点到像方焦点的距离为后焦距，用lp'表示。
很显然，对于一个光学系统知道了焦距和截距的大小，就可确定焦点和主点的位置。
图二在测量截距的同时，可以进行透镜截距'F l的测量。
工程光学实验指导书
工程光学实验指导书目录实验一光学实验主要仪器、光路调整与技巧实验二物镜焦距截距的测量实验三光的干涉实验实验四光学物镜参数测试设计性实验实验一光学实验主要仪器、光路调整与技巧一. 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二．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。
三．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(L ight 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。
工程光学 实验报告
工程光学实验报告引言光学是研究光的传输、变化和控制的学科。
工程光学是应用光学原理和技术解决实际工程问题的学科。
本实验旨在通过一系列实验，深入了解工程光学的相关原理和应用。
实验目的1.了解光的传播和折射的基本原理；2.学习光的干涉、衍射和偏振现象；3.掌握光学元件的使用方法和调整技巧；4.训练实验操作的能力和科学观察的能力。
实验器材•光源：白炽灯、激光器•光学元件：平面镜、凸透镜、凹透镜、棱镜等•光学仪器：干涉仪、衍射仪、偏振片等•其他常用实验器材：光屏、直尺、卡尺等实验步骤实验一：光的传播和折射1.将白炽灯放在适当位置，并使用光屏接收光线；2.调整光源和光屏的位置，观察光线在直线传播中的特点；3.将平面镜插入光路中，记录光线的折射现象；4.在实验中使用凸透镜、凹透镜等光学元件，观察并记录光线的变化。
实验二：光的干涉1.使用激光器作为光源，将光线通过一个狭缝；2.在光线传播路径上放置一个玻璃片，观察光线的干涉现象；3.在实验中改变光源、狭缝和玻璃片的位置，观察干涉现象的变化。
实验三：光的衍射1.将光源调整为单色光，例如使用激光器；2.在光线传播路径上放置一个狭缝，观察光线的衍射现象；3.在实验中改变狭缝的宽度和光源的位置，观察衍射现象的变化。
实验四：光的偏振1.使用激光器作为光源，将光线通过一个偏振片；2.在光线传播路径上放置一个旋转的偏振片，观察光线的偏振现象；3.在实验中改变偏振片的角度，观察偏振现象的变化。
实验结果与讨论通过实验，我们观察到光在直线传播中的特点，以及在不同光学元件中的折射、干涉、衍射和偏振现象。
这些现象是光的基本特性，对于工程光学的应用具有重要的意义。
实验结论1.光在直线传播时具有一定的传播速度和直线传播的特点；2.光在不同介质中会发生折射现象，折射角度与入射角度和介质的折射率有关；3.光的干涉现象是由光波的叠加效应引起的，光的干涉可以产生亮暗相间的干涉条纹；4.光的衍射现象是光波通过一个狭缝或物体边缘时发生的现象，产生的衍射图样具有特定的衍射角度和衍射图样形状；5.光的偏振现象是光波在特定方向上振动的现象，偏振片可以选择特定方向上的光波进行透过。
工程光学1实验指导书教材
实验仪器简介1、仪器结构及测量原理光具座结构如图1 — 1所示，它由平行光管（1）、透镜夹持器（2）、测量 显微镜（3）及带有刻度尺的导轨（4）组成（1）平行光管常用的平行光管物镜焦距有 550mm 、1000mm 和2000mm 等。
在平行光管 物镜物方焦平面上有一可更换的分划板，分划板经平行光管成像为一无限远物 体，作为测量标记。
常用的分划板有图 1—2所示的用于测量焦距用的玻罗板， 图1—3所示的检测光学系统分辨率的鉴别率板和检验成像质量的星点板等。
2\ 22- M 25图1 — 3分辨率板（2）测量显微镜测量显微镜是用来测量经被测物镜所成的像 （或物体）大小的。
它由物镜和 测微目镜组成，物镜是可以更换的（根据被测物的大小可以更换不同放大倍率的 物镜）。
测微目镜是用来读取测量数值的，其结构如图 1—4所示。
光具座1 2图1 — 1光具座结构示意图图1— 2玻罗板图1—4测微目镜结构图测微目镜由目镜（1）、固定分划板（2）、活动分划板（3）和测微读数鼓轮（4）四部分组成。
测量原理是：读数鼓轮每旋转一圈（即测微螺杆移动一个螺距）活动分划板上刻线移动量为固定分划板刻线的一个格。
测量时，首先旋转读数鼓轮使活动分划板上十字叉丝瞄准被测物体起始位置，由活动分划板双刻线在固定分划板刻线位置读取毫米数（整数），再从读数鼓轮读取小数，然后再次旋转读数鼓轮使活动分划板上十字叉丝瞄准被测物体终止位置，继续读取数据，两次读数之差即为被测物体大小。
2、仪器技术指标（1）550mn光具座①平行光管物镜名义焦距？’= 550 mm通光口径 D = 55 mm相对孔径1:10②平行光管物镜物方焦平面上分划板玻罗板刻线间距：1、2、4、10、20mm星点板十字线分划板鉴别率板U号、川号③测量显微镜物镜：1倍测微目镜：分划板格值1mm测微鼓轮格值0.01 mm（2）GJZ —1型光具座①平行光管物镜名义焦距？’= 1000 mm 实测焦距？’= 997.47 mm 通光口径 D = 100 mm相对孔径1:10②平行光管物镜物方焦平面上分划板玻罗板刻线间距：1、2、4、10、20mm星点板星点直径：0.005 mm、0.008 mm、0.01 mm十字线分划板 刻度范围±20， 格值 鉴别率板1 、2、3、 4、 5号③测量显微镜物 镜：1 倍 NA = 0.0752.5倍NA = 0.0810 倍NA = 0.25 测微目镜： 分划板格值 1mm测微鼓轮格值被测物镜最大口径 被测物镜焦距范围 （3）CXW —1 型光具座 ①平行光管物镜 名义焦距 通光口径 相对孔径复消色差）? = 2000 mm D = 150 mm 1:13.3实测焦距=1973.9 mm1mm 0.01 mm±40° 25 mm测微鼓轮格值 0.01 mm②平行光管物镜物方焦平面上分划板玻罗板 刻线间距： 1、2、4、10、20、40mm星点板 星点直径： 0.005 mm 、0.008 mm 、0.01 mm十字线分划板 刻度范围 ±20， 格值鉴别率板1 、2、3、 4、 5号③测量显微镜物 镜：0.25倍 NA = 0.015 0.5倍 NA = 0.031 倍 NA = 0.0752.5倍 NA = 0.0810 倍NA = 0.25测微目镜： 分划板格值 测微鼓轮格值 测量显微镜偏摆角度 测量显微镜横向移动量测量显微镜高度升降范围±5 mm 被测物镜最大口径 ① 130 mm 被测物镜焦距范围±1200 mm3、仪器调整与操作（ 1 ）根据测量项目选择平行光管物镜物方焦平面上分划板。
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实验一物镜焦距、截距的测定一、实验目的掌握用定焦距平行光管法测量光学系统焦距、截距的方法二、实验内容掌握测量方法，做好测量前的准备工作，测量给定的照相物镜、望远物镜和显微物镜的象方焦距和截距、物方焦距和截距。
三、实验原理测量焦距的方法很多，其中的定焦距平行光管法、（即放大率法）测量范围大，测量精度高，相对误差一般在1％以下，是目前常用的方法，其测量原理如图1－1。
图1－1焦距截距的测定原理图其中O 是平行光管物镜，L 是被测透镜，y0 是位于平行光管物镜焦平面上的一对刻线的间隔距离。
y0 经过平行光管物镜后成像在无限远处，再经过被测透镜L 后，在它的焦平面上得到y0 的像y`。
这种方法的原理就是通过测量像y`的大小，然后计算出被测透镜的焦距。
从图1－1 看出下面两个关系式，用作图成像的方法很容易得出：w=w`（1－1）这就是用定焦距平行光管法测定焦距所用的公式，其中f0`是平行光管物镜的焦距，是已知的。
Y0 是位于平行光管物镜焦平面处的分划板上的一对刻线的间隔距离，它的大小也是事先已知的。
Y`是这对刻线y0 经过被测透镜后所成的像，如果能测量出此像y`的大小，那么就很容易用公式（1－1）计算出被测透镜的焦距f`。
利用本公式及方法，可以测量正负透镜、望远物镜、照相物镜、放映物镜，各种目镜的焦距。
应当注意要正确选择测量显微镜的物镜，使之与被测光学系统相匹配。
如测负焦距系统使要选择长工作距的显微物镜。
这是因显微物镜的倍率不同，故（1－1）式变化如下（1－2）式中：β――――――测量显微镜放大倍数四、实验设备焦距仪、待测物镜（照相物镜、照相物镜、显微物镜）焦距仪结构示意如图1－2，它包括一个平行光管、一个透镜夹持器、一个带有目镜的读数显微镜和把它们连在一起的一根带有长度刻尺的导轨组成。
图1－2焦距仪结构示意图1.平行光管、2.透镜夹持器、3.测微目镜组成1．平行光管本实验采用的平行光管物镜的焦距为550mm。
位于物镜物方焦平面上可更换的分划板的形式很多、其中用于测量焦距的分划板称为玻罗板，550mm 焦距仪所用的玻罗板，板上刻有 5 组间隔不同的平行线，它们的间距分别为1、2、4、10 和20mm。
2．带测微目镜的读数显微镜读数显微镜是用来测量待测物镜所成像高y`的，它由物镜和测微物镜组成，物镜放大倍率可以更换，一般有0.5、1、2.5 和 5 倍等。
测微目镜的结构如图1－3所示，是由目镜、固定分划板、活动分划板和螺旋测微读数装置四部分组成。
测微丝杠转一圈，活动分划板上刻线移动量为固定分划板刻线的一格。
通常测微螺旋的螺距S 是0.25～1mm，读数鼓轮一圈等分为100 格，格值为S/100。
固定分划板上有若干等分刻线，其格值与螺距相符。
活动分划板上刻有瞄准用的双刻线和叉丝线。
测量时由测微丝杠推动活动分划板，使双刻线和叉丝线对准所选的起始刻线，从固定分划板上读毫米数，再从读数鼓轮上读取微小读数，然后将双刻线和叉丝线对准最终刻线，依法读数，两次读数之差即为起始到终点的刻线距离。
图1－3测微目镜的结构1.目镜2.固定分划板3.活动分划板4. 螺旋测微读数装置五、实验步骤1．将平行光管（1）接通电源，注意选用低压变压器。
2．将被测的光学透镜夹在透镜夹持器（2）上。
3．选择好测量显微镜的倍率并装在显微镜上。
4．调整平行管、被测件、测量显微镜基本同轴。
5．调节测量显微镜，使之在视场中能清楚地看到目镜分划板的像，同时调到也能看到平行光管玻罗板上的像。
6．用测微目镜对选定的一组刻线读数，首先对准该刻线左边一条（右边也可），读得一个数，再对准另一条，读得一个数，两个读数之差即为该组刻线经被测物镜所成像之大小，重复读三遍，取平均值。
7．将测得的数代入公式（1—1）计算出被测光学透镜焦距f’来。
8．截距测量：截距是被测物镜后表面到该物镜所成像面间的距离。
在测焦距的同时，利用光具座导轨上长刻度尺测出被测物镜的截距。
图1－4截距测量示意图在测焦距时，测量显微镜是调焦在被测物镜镜面y’上的，这时显微镜处在光具座长刻度尺某一位置上记下读数，再将显微镜慢慢地向前移动，直到在显微镜能观察到被测物镜后表面的灰尘为止，这时显微镜已处在光具座上一位置上，也记下读数，二次读数之差值，即为显微镜移动的距离S’F,也是被测物镜的后截距S”F，同样将物镜反转180゜，可测出其前截距，测试如图1－5 所示。
图1－5滑块在光具座上的读数六、思考题1．不同波长的光源对所测焦距有何影响？2．请画出所测的物方：焦点、焦面、主点、主面；像方：焦点、焦面、主点、主面来。
附：消视差方法光学实验中经常要准确地测量像的大小、位置等，在调整过程中一定要注意消视差。
视差产生的原因：若度量标尺〔或分划板)与被测物体〔或像〕不共面时，随眼睛的晃动〔观察位置稍微改变)，标尺与被测物体之间会有相对移动，难以准确测量。
若待测像与标尺之间有视差时，说明两者不共面，应稍稍调节像或标尺的位置，并同时微微晃动眼睛，直到待测像与标尺之间无相对移动即无视差，此时可准确读数。
被测物体和标尺不共面，产生视差。
用一只眼睛观察，当晃动眼睛时，物与标尺间有相对移动。
离眼晴远者，移动方向与眼睛晃动方向相同，离眼暗近若，移动方向与限暗晃动方向相反。
实验二物镜象差观察一、实验目的和内容1．了解和熟悉检验物镜像差的一般性方法——星点法。
2．了解以CCD 摄像头为主要元件搭建的光电图像采集系统的组成、性能指标、工作原理和一般调整方法。
3．观察通过各种物镜后所成的数字化星点图像，分析几何像差对成像的影响，定性判断物镜像差的性质和大小，加深对像差理论的理解。
二、实验用仪器和设备光具座一台、被检物镜若干、星点板、分辨率板（用于辅助光路的调整）、数字图像采集和显示系统（包括CCD 摄像头、图像采集卡和个人电脑）三、实验原理相干照明物体或自发光物体,成像光学系统的作用是把物面上的光强分布转换为像面上的光强分布。
由于衍射、像差和各种工艺疵病等原因，物像分布不可能完全一致。
为了评定系统的成像质量，并为改善像质提供必要的信息，通常选用星点（发光点）作为代表性的物体，通过描述它的像的全部特征来反映系统的像质。
由于任意物的分布都可以看成是无数个具有不同强度的、独立的发光点的集合；任意物的像就是这无数个星点像的集合。
因此，星点像的光强分布函数就决定了该系统的成像质量。
另外星点像的光强分布比较易于描述，所以星点检验法是检验成像光学系统质量时最基本、最简单的一种方法。
传统的星点检测方法是：光源通过聚光镜照亮位于平行光管焦面的星点板小孔，从平行光管出射的平行光经待测物镜，在其焦面上成像，然后用目镜（测量显微镜）对所成的像进行观察。
随着CCD 和计算机技术的发展，光学图像数字化已成为必然的趋势。
用计算机采集星点图像，不但能够减轻人眼观察的疲劳，而且可以同时再现焦前、焦面和焦后的星点图像，便于比较、判断像差的性质和大小，也有利于学生全面理解和掌握像差理论。
改进后的系统如图2-1 所示。
图2-1几何像差系统数字采集系统在原星点观察系统的显微镜后放置CCD 摄像头，摄像头接计算机中的图像采集卡，经模—数变换后，在计算机的显示器上显示图像。
图像可单帧采集也可实时采集。
为了方便采集某一种像差对应的焦前、焦后、焦面的图像，让摄像头与观察显微镜同时移动。
实验中可将观察显微镜的目镜和摄像头的物镜部分同时拆下，使用专门设计的一个接口，连接观察显微镜的目镜筒和摄像头的成像CCD。
观察显微镜的物镜倍数可调，一般选2.5 倍，图像大小合适。
四、星点衍射图像分析为了能够根据星点像的形状、特征对被检系统的疵病做出正确的“诊断”，除了要求掌握星点检验的基本原理，正确选择合适检验仪器外，还要有丰富的实践经验。
因此了解每一种像差及常见误差所具有的星点像的特征是十分重要的。
下面就单独具有某种像差或误差的几种典型星点像作一分析（假定入瞳是圆形的）。
1．球差光学系统仅有球差时，根据球差的性质可知，出射波面是一个非球面的旋转对称面，因此星点像的衍射环还是圆的，但光强分布规律与理想情况不同，表现为光能由中央亮斑向各衍射环分散，结果中央亮斑变暗，各亮环变亮，且暗环的光强也不再为零。
但最明显的特征是焦前焦后对称面上的衍射图样不再相同。
2．慧差仅有慧差时，慧差较小时，中央亮斑稍稍偏离第一衍射亮环的中心，同时该亮环的粗细和亮暗都不再一致，中央亮斑靠近的一侧，环变细变暗，远离的一侧则变粗变亮。
慧差增加，中央亮斑偏心加大，第一亮环的亮暗差也加大以至断开。
波像差大于0.5λ后,星点像开始呈现出彗星状,即有一个明亮的头部和一条渐渐扩展、变暗的尾巴。
如果被检系统的轴上点也出现慧差，说明系统存在工艺疵病，主要是单片透镜中心偏差、胶合透镜偏心差和装配时某些镜片的偏心等疵病。
但是偏心量都比较小，否则不仅出现慧差还会出现像散。
用检查轴上点星点像有无慧差来判断光学系统在装配和其他工艺过程中是否引进了偏心差是一个很好的办法。
它有很高的灵敏度，当偏心差产生的波像差为λ／20 或更小时，人们就能检测出来。
但星点检验用于测定像差大小时就十分不利。
3．像散仅有像散的星点图的特征是：焦前、焦后都呈现椭圆形星点图，但其长轴互相垂直。
像散很小时，中央亮斑还是圆形的，在子午和弧失焦线处，第一暗环皆成长方形，但彼此垂直；在两焦线间总能找到第一暗环成正方形的像面位置；这是有像散时的焦面位置。
造成光学系统出现轴上像散的主要原因有两个，一是光学面有较大的偏心，二是光学面变形。
如果星点像的主要特征表现为像散，慧差并不明显，这时的像散往往主要由光学面变形产生。
如果像散和慧差都明显，则主要是光学面有较大偏心造成。
因为小量偏心时首先在星点图中出现慧差，偏心加大，慧差增加，像散更快地增加，致使两种像差在星点像中都明显呈现。
4．其他疵病在光学玻璃熔炼中、光学零件加工和装配中产生各种工艺疵病时，星点像都将呈现与之相应的特征。
这些特征往往反映在星点图的形状变化而不是光能分布的变化上，因而能以很高的灵敏度发现这些疵病。
如果某种疵病引起星点像的变化很不明显，说明它对像质的影响不大。
例如玻璃退火时残留的应力，即使应力较大，从星点像中还不易发觉。
但它对光学面面形和加工工艺形的影响却是很大的。
因此，最好用应力仪检查这种疵病。
五．实验结果（部分）图 2 -2球差图2 -3慧差实验三典型系统组合及特性参数测量一、实验目的通过对望远系统等特性参数的实际测量，进一步掌握望远系统的基本成像原理，同时加深对其各参数的理解。
二、实验内容1、根据设计要求选择透镜，组合成望远系统；2、实际测量望远系统的出瞳及出瞳距的大小，以及各参数。
三、实验仪器平行光管、待测望远系统（经纬仪或水平仪）、倍率计、组合用透镜等。
图3-1 望远系统参数测量仪器图3－2望远系统参数测量原理四、测量原理对于望远系统来而言，物镜框就是孔径光阑，也为入瞳；物镜框经后面的目镜所成的像即为望远系统的出瞳D′，出瞳到望远系统目镜最后一面的顶点的距离就是出瞳距离。