几何光学实验共轴调节的方法
几何光学综合实验报告
466.7
4
100.0
650.0
232.8
522.1
5
100.0
700.0
221.1
574.5
6
100.0
750.0
215.1
630.9
凸透镜焦距相关计算如下：
= 像屏位置 − 物屏位置
= 小像，透镜位置 − 大像透镜位置
由 =
2 −2
4
得：
表 2 凹透镜焦距
1 （mm）
97.384
2. 自组望远镜
表 3 望远镜数据表
1
物屏位置
（mm）
准直透镜位置
（mm）
物镜位置
（mm）
目镜位置
（mm）
100.0
200.0
811.9
1000.0
3. 自组望远镜并测量凹透镜焦距
表 4 自组望远镜并测量凹透镜焦距数据记录表
缩小实像位置 a（mm）
L2 位置 b（mm）
1
678.9
629.2
2
648.7
主光轴。其它通过透镜光心的直线皆为透镜的附光轴。
2.薄透镜成像公式:
在近轴光束的条件下，薄透镜成像公式为：
1
1
1
= +
…(1)
其中：
u：物距 v：像距 f：焦距
实物、实像时,u,v 为正;虚物、虚像时 u,v 为负。凸透镜 f 为正；凹透镜 f 为负。
3.位移法测凸透镜焦距：
当物体 AB 与像屏 M 的间距 > 4 时,透镜在 D 区间移动,可在屏上两次成像，一次成清晰放大的实像1 1,
同一高度,且连线(光轴)平行于导轨。
光学元件共轴等高调节
光学元件共轴等高调节对应教材光学实验，题目为：光学实验基础知识目录 问题讨论01 概念、原理及方法 02 实验目的 04 实验内容 05 实验仪器 03 注意事项&拓展讨论 061．问题讨论问题讨论共轴不平行于导轨，从读数结果算的-p P’pLP’A B C物距、像距有系统误差东北师范大学物理学国家级实验教学示范中心N a t i o n a l D e m o n s t r a t i o n C e n t e r f o r E x p e r i m e n t a l P h y s i c s E d u c a t i o n 2．概念、原理及方法共轴：即各光学元件轴线在同一条直线上，且各元件所在平面与该直线垂直。
等高：各光学元件中心位于光具座正上方，高度相等。
共轴等高，光学系统光轴与光具座平行。
（1）粗调粗调——使各元件中心在导轨正上方并与之平行的同一条直线上；同时要使各元件所在平面均与导轨垂直。
从侧面与上面两种方法加以检查（2）细调二次成像法固定物屏与像屏的位置，保证其间距离大于4倍焦距PP ’P ’’L 细调——利用二次成像规律进行调节；遵循大像追小像的原则。
I II东北师范大学物理学国家级实验教学示范中心N a t i o n a l D e m o n s t r a t i o n C e n t e r f o r E x p e r i m e n t a l P h y s i c s E d u c a t i o n 3．实验仪器辅助棒 像屏 平面镜 透镜 物屏（光源）光具座 滑块搭建需要思考的问题辅助棒如何正确使用？粗调时各光学元件是否只需高低调节？为何采用二次成像法进行细调？东北师范大学物理学国家级实验教学示范中心N a t i o n a l D e m o n s t r a t i o n C e n t e r f o r E x p e r i m e n t a l P h y s i c s E d u c a t i o n 4．实验目的实验目的深入理解光学元件共轴等高的作用学会调节光学系统共轴加深理解粗调、细调的调节方法东北师范大学物理学国家级实验教学示范中心N a t i o n a l D e m o n s t r a t i o n C e n t e r f o r E x p e r i m e n t a l P h y s i c s E d u c a t i o n 5．实验内容实验内容东北师范大学物理学国家级实验教学示范中心N a t i o n a l D e m o n s t r a t i o n C e n t e r f o r E x p e r i m e n t a l P h y s i c s E d u c a t i o n 6．注意事项&拓展讨论注意事项 1仪器的安全使用和维护注意事项 2人身安全像差的影响拓展讨论 2 拓展讨论 3透镜组共轴等高实验方案 原理讨论 拓展讨论1目录接下来我们走进实验室进行实验吧。
⒉如何把几个光学元件调至等高共轴
⒉如何把几个光学元件调至等高共轴？粗调和细调应怎样进行？
答：对于几个放在光具座上的光学元件，一般先粗调后细调将它们调至共轴等高。
⑴粗调
将光学元件依次放在光具座上，使它们靠拢，用眼睛观察各光学元件是否共轴等高。
可分别调整：
1)等高。
升降各光学元件支架，使各光学元件中心在同一
高度。
2)共轴。
调整各光学元件支架底座的位移调节螺丝，使支
架位于光具座中心轴线上，再调各光学元件表面与光具座轴线垂直。
⑵细调（根据光学规律调整）
利用二次成像法调节。
使屏与物之间的距离大于４倍焦
距，且二者的位置固定。
移动透镜，使屏上先后出现清晰的大、小像，调节透镜或物，使透镜在屏上成的大、小像在同一条直线上，并且其中心重合。
光学元件同轴等高的调节和判断方法
光学元件同轴等高的调节和判断方法光学元件的调节是指根据实验或理论需要将光学元件的位置或方向调整到与其他光学元件同轴、等高的过程。
光学元件的调节是光学系统调节的关键步骤，对于保证光学系统的正常运行，提高系统的成像、检测等性能起着至关重要的作用。
本文将从光学元件的调节方法和判断方法两个方面进行详细阐述。
一、光学元件的调节方法光学元件的调节方法包括手动调节和机械调节两种方式。
手动调节方法主要是通过调节光学元件的位置和方向来实现调节，而机械调节方法则是通过机械装置来实现光学元件的调节。
1.手动调节方法（1）调节位置：将要调节的光学元件放在光学台上，用调节螺丝或手轮调节光学元件的位置，使其与其他光学元件同轴。
可以通过干涉仪、像差板等方法进行检测和调节，直到达到最佳调节效果。
（2）调节方向：通过观察光路图像的位置和形状的变化，调整光学元件的方向，使其与其他光学元件同轴。
可以通过放大镜、显微镜等工具进行观察和调节，直到达到最佳调节效果。
2.机械调节方法机械调节方法主要是通过机械装置来实现光学元件的调节，常用的机械调节装置包括三维调节台、光学六自由度调节平台等。
（1）三维调节台：通过调节三维调节台上的螺丝或手轮，可以实现光学元件的位置和方向的微调。
三维调节台的移动方向分别是X轴、Y轴和Z轴，通过组合不同方向的移动，可以实现光学元件的任意调节。
（2）光学六自由度调节平台：光学六自由度调节平台是一种特种机械装置，可以实现光学元件的六个自由度的调节，包括三个平移自由度和三个旋转自由度。
通过调节光学六自由度调节平台上的螺丝或手轮，可以实现光学元件的位置和方向的微调。
二、光学元件的判断方法光学元件的判断方法主要是通过观察实验现象或使用特定的测量仪器来评估光学元件的调节效果，从而判断光学元件是否与其他光学元件同轴、等高。
1.实验现象观察法通过观察实验现象的位置和形状的变化，可以初步判断光学元件的调节效果。
例如，可以通过观察干涉条纹、像差图像等实验现象来评估光学元件的调节效果。
薄透镜光学系统的同轴调节步骤
薄透镜光学系统的同轴调节步骤
薄透镜光学系统的同轴调节步骤如下：
1. 首先确定系统的中心轴线，并将透镜固定在光学系统的支架上。
2. 使用调节螺丝将透镜垂直放置在中心轴线上，确保透镜平面与中心轴线垂直。
3. 将一束平行光照射到透镜上，通过观察光的折射情况确定透镜的位置是否正确。
如果光线向下偏折，说明透镜需要向上调整，反之亦然。
4. 使用调节螺丝水平调整透镜的位置，直到光线通过透镜的中心轴线，并且不发生偏折。
5. 调整透镜的焦距，使得光线汇聚到所需的位置（比如焦平面）。
可以通过改变透镜与物体或者像的距离来实现。
6. 重复调整透镜的位置和焦距，直到达到期望的光学效果。
需要注意的是，在进行同轴调节过程中，可以使用辅助工具如亮点法、干涉法等来帮助确保光线的轴对称性和焦点位置的准确性。
此外，还应注意避免在调节过程中触碰透镜表面，以防止划伤或污染透镜。
几何光学实验共轴调节的方法
几何光学实验共轴调节的方法几何光学实验是光学研究中的重要分支，主要研究光的传播和反射规律。
在进行几何光学实验时，共轴调节是一种常用的方法，用于调整光学仪器的光轴与物轴重合，保证实验的准确性和可靠性。
共轴调节的方法主要包括调节仪器位置、调节仪器方向和调节仪器焦距三个方面。
调节仪器位置是共轴调节的第一步。
在实验中，通常会使用透镜、凸透镜和反射镜等光学仪器。
为了使光轴与物轴重合，需要将仪器放置在合适的位置。
具体来说，可以通过移动整个仪器的位置，使得光线能够正常穿过透镜或反射到特定的位置。
这样可以保证光线的传播路径与理论预期一致，进而保证实验结果的准确性。
调节仪器方向是共轴调节的第二步。
在实验中，光线的传播方向非常重要，需要与仪器的方向一致。
为了实现共轴调节，可以通过调整仪器的方向，使光线的传播方向与仪器的方向一致。
具体来说，可以通过旋转透镜或反射镜的方向，使光线能够正常传播并达到预期的位置。
这样可以确保实验中的光线传播路径与理论预期一致，从而保证实验结果的准确性。
调节仪器焦距是共轴调节的第三步。
在实验中，透镜和凸透镜等光学仪器的焦距对实验结果有着重要影响。
为了保证实验的准确性，需要调节仪器的焦距，使其与实验需求一致。
具体来说，可以通过调整透镜或凸透镜与物体或图像的距离，使光线能够正常聚焦或发散。
这样可以确保实验中的光线传播路径与理论预期一致，从而保证实验结果的准确性。
在进行共轴调节时，需要注意以下几点。
首先，要保持仪器表面的清洁，以免影响光线的传播。
其次，要避免仪器的摆放位置受到外界震动或干扰，以免影响实验结果。
此外，要注意仪器的稳定性，以免调节时仪器发生位移或倾斜。
最后，要根据实验需求和仪器特性，合理选择调节方法和调节参数，以达到最佳的实验效果。
共轴调节是几何光学实验中常用的方法，用于调整光学仪器的光轴与物轴重合，保证实验的准确性和可靠性。
共轴调节的方法包括调节仪器位置、调节仪器方向和调节仪器焦距三个方面。
几何光学综合实验
几何光学实验一、实验目的：1、了解透镜的成像规律。
2、学习调节光学系统共轴。
3、掌握利用焦距仪测量薄透镜焦距的方法。
二、实验原理：透镜两折射面在其光轴上的间隔称为透镜的厚度d ，若d 很小则称为薄透镜。
对于薄透镜，其物距s 、像距s ′和焦距f 都是物、像、焦点到透镜中心的距离。
（一）测量凸透镜焦距1、薄透镜成像基本公式fs s 111='- （1） 2、位移法测透镜焦距如图1所示，设物屏和像屏相距适当距离A ，并保持不变。
移动透镜，会有两个位置使物体成像在屏上，其中一个位置s 1′得到放大的实像，另一个位置s 2′得到一个缩小的实像。
根据光线可逆性原理，这两个位置应该是21s s '= 21s s =' 则212122s s s s l A '=='+=- , 221l A s s -='= 而 2211l A l A A s A s +=--=-=' 将此结果代入（1）式有Al A f 422-= （2） 这个方法的优点是把焦距的测量归结为透镜位移量的测量，避免了在测量s 及s ′时，由于估计透镜中心位置不准带来的误差。
3、自准直法图２ 如图２所示，当物处在凸透镜前焦面时，它发出的光线通过透镜L 后成不同方向的平行光束，若用垂直于光轴的平面反射镜将此光束发射回去，反射光再次通过透镜会聚，将在物平面（即透镜前焦面上）上得到与原物大小相同的倒立实像，分别读出物与透镜的位置x0及xL，即得待测透镜的焦距：xxfL-=（二）负透镜焦距的测量1、物距、像距法图３如图３所示，物A经凸透镜L1成像于D点，在D点和L1之间的适当位置放入待测凹透镜L2，就L2而言D是虚物，它成像于D′点，分别测出s和s′,由公式(1)可算出f值来（应用公式(1)时,s、s′是代数值，要注意+ 、-号）。
2、自准直法测凹透镜焦距在图3中，凹透镜的后边放置一垂直系统光轴的平面反射镜，改变凹透镜L2的位置，就会在原物屏上出现一倒立对称的实像，测量凹透镜与虚物之间的距离，即为待测凹透镜的焦距。
大学物理实验报告思考题部分答案（周岚）
实验十三 拉伸法测金属丝的扬氏弹性摸量【预习题】1．如何根据几何光学的原理来调节望远镜、光杠杆和标尺之间的位置关系？如何调节望远镜？答：（1）根据光的反射定律分两步调节望远镜、光杠杆和标尺之间的位置关系。
第一步：调节来自标尺的入射光线和经光杠杆镜面的反射光线所构成的平面大致水平。
具体做法如下：①用目测法调节望远镜和光杠杆大致等高。
②用目测法调节望远镜下的高低调节螺钉，使望远镜大致水平；调节光杠杆镜面的仰俯使光杠杆镜面大致铅直；调节标尺的位置，使其大致铅直；调节望远镜上方的瞄准系统使望远镜的光轴垂直光杠杆镜面。
第二步：调节入射角（来自标尺的入射光线与光杠杆镜面法线间的夹角）和反射角（经光杠杆镜面反射进入望远镜的反射光与光杠杆镜面法线间的夹角）大致相等。
具体做法如下：沿望远镜筒方向观察光杠杆镜面，在镜面中若看到标尺的像和观察者的眼睛，则入射角与反射角大致相等。
如果看不到标尺的像和观察者的眼睛，可微调望远镜标尺组的左右位置，使来自标尺的入射光线经光杠杆镜面反射后，其反射光线能射入望远镜内。
（2）望远镜的调节：首先调节目镜看清十字叉丝，然后物镜对标尺的像（光杠杆面镜后面2D 处）调焦，直至在目镜中看到标尺清晰的像。
2．在砝码盘上加载时为什么采用正反向测量取平均值的办法？答：因为金属丝弹性形变有滞后效应，从而带来系统误差。
【思考题】1．光杠杆有什么优点？怎样提高光杠杆测量微小长度变化的灵敏度？答：（1）直观 、简便、精度高。
（2）因为D x b L 2∆=∆，即bD L x 2=∆∆，所以要提高光杠杆测量微小长度变化的灵敏度L x ∆∆，应尽可能减小光杠杆长度b （光杠杆后支点到两个前支点连线的垂直距离），或适当增大D （光杠杆小镜子到标尺的距离为D ）。
2．如果实验中操作无误，得到的数据前一两个偏大，这可能是什么原因，如何避免？答：可能是因为金属丝有弯曲。
避免的方法是先加一两个发码将金属丝的弯曲拉直。
3．如何避免测量过程中标尺读数超出望远镜范围？答：开始实验时，应调节标尺的高低，使标尺的下端大致与望远镜光轴等高，这样未加砝码时从望远镜当中看到的标尺读数接近标尺的下端，逐渐加砝码的过程中看到标尺读数向上端变化。
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几何光学实验共轴调节的方法
共轴调节是指在几何光学实验中，通过调整仪器的各个部件，使得光
线的传输轴与光学仪器的轴线重合，从而实现准确的测量或观察。
在以下
的几何光学实验中，将详细介绍共轴调节的方法。
1.牛顿环实验：
牛顿环实验是一种测量透镜曲率半径的方法，通过观察透镜和平板玻
璃接触处产生的干涉图样，可以确定透镜的曲率半径。
共轴调节的方法如下：
-将平行光源照射在已清洁的玻璃平板上，以产生干涉图样。
-调整玻璃平板的倾斜度和位置，使得环纹清晰而均匀。
-调整准直器的位置和方向，使得光线经过透镜时与玻璃平板的光束
重合。
-通过微调透镜的位置，使得环纹更加清晰。
-重复以上步骤，直到得到准确的曲率半径测量结果。
2.薄透镜成像实验：
薄透镜成像实验用于研究透镜的成像规律，包括物像距关系、放大率、透镜焦距等。
共轴调节的方法如下：
-将平行光源照射在准直器上，调整准直器的位置和方向，使得光线
经过透镜时与光轴重合。
-安装一个屏幕，并调整其位置和方向，使得成像的物体和像点在屏
幕上清晰可见。
-调整物体的位置和方向，使得成像的物体和像点在屏幕上清晰可见。
-测量物体和像点的物距和像距，并计算放大率和透镜焦距。
-重复以上步骤，直到得到准确的测量结果。
3.高斯光学系统实验：
高斯光学系统实验是研究凸透镜和凹透镜成像的实验，可以用于验证
高斯光学的成像公式。
共轴调节的方法如下：
-将平行光源照射在准直器上，调整准直器的位置和方向，使得光线
经过透镜时与光轴重合。
-安装一个屏幕，并调整其位置和方向，使得成像的物体和像点在屏
幕上清晰可见。
-调整物体的位置和方向，使得成像的物体和像点在屏幕上清晰可见。
-测量物体和像点的物距和像距，并计算像高和放大率。
-重复以上步骤，直到得到准确的测量结果。
共轴调节方法的关键是仔细调整仪器的位置和方向，使得光线的传输
轴与光学仪器的轴线重合。
通过微调各个部件的位置，可以获得更精确的
测量或观察结果。
同时，使用合适的光源和屏幕，可以使成像更加清晰可见。