1、實驗十一 平行光管的調(diào)整及使用 實驗?zāi)康?:了解平行光管的結(jié)構(gòu)及工作原理，掌握平行光管的調(diào)整方法。 學(xué)會用平行光管測量凸透鏡的焦距。會用平行光管測定鑒別率。實驗儀器 ：平行光管，平面反射鏡，平行光管分劃板，測微目鏡，凸透鏡等。 平行光管的結(jié)構(gòu) 52平行光管是產(chǎn)生平行光束的裝置，其外形如圖5111所示。當(dāng)調(diào)試好平行光的64 7311.物鏡組5.分劃板調(diào)節(jié)螺釘2.十字旋手 3.底座 4.鏡管6.照明燈座 7.變壓器 圖5 11式光源中的小燈泡是從高斯面上，且有燈光照射在分劃1.物鏡 2 .分化板 3 .毛玻璃 4 .光源圖5 11 2十字分劃板的中心與平行光管的主光軸共軸以后，先拆下高斯目鏡光源，

2、再拆下十字分劃板，換上玻羅板、鑒別率板等，接上如圖5112所示的直筒式光源，但是直筒1 2 3 4光源上拆下來的。由于分劃 板放在平行光管物鏡的焦平板的毛玻璃上，所以，分劃板上各種劃痕，以及毛玻璃上所散射出來的光，通過物鏡的折射以后，都成為平行光。平行光管是裝、校、調(diào)整光學(xué)儀器的重要工具之一，也是光學(xué)量度儀器中的重要組成部分，配用不同的分劃板，與測微目鏡（或顯微鏡系統(tǒng)），可以測定透鏡或透鏡組的焦距、鑒別率及其它成像質(zhì)量。為了保證檢查或測量精度，被檢透鏡組的焦距最好不大于平行光管物鏡焦距的二分之一（其物鏡焦距我們經(jīng)常說成是平行光管的焦距）。 平行光管的型號很多，常見的有 CPG550 型、 CT

3、T 5.5 型，下面主要以 CPG550為例介紹平行光管的構(gòu)造， CPG550 型平行光管主要規(guī)格 （）物鏡焦距 f ：550毫米（名義值），使用時按出廠的實測值。 （）物鏡口徑 D：55毫米。 （3）高斯目鏡：焦距 f 為44毫米，放大倍數(shù)為5.7。 分劃板 (a )十字分劃板(b )2號鑒別率板( c)3號鑒別率板(d )星點板( e)玻羅板圖 5 11 CPG550 型平行光管有 5 種分劃板，如圖5113所示。 （）十字分劃板：調(diào)節(jié)平行光管的物鏡焦距并將十字分劃板的十字心調(diào)到平行光管的主光軸上，若拿掉十字分劃板換上其它分劃板，此分劃板的中心也在平行光管的主光軸上。 （）鑒別率板：可以用

4、來檢驗透鏡和透鏡組的鑒別率，板上有25個圖案單元，每個圖案單元中平行條紋寬度不同，對2號鑒別率板，第1單元到第25單元的條紋寬度由20微米遞減至5微米；而對3號鑒別率板25單元，則由40微米遞減至10微米。 （）星點板：星點直徑為0.05毫米，通過被檢系統(tǒng)后有一衍射像，根據(jù)像的形狀作光學(xué)零件或組件成像質(zhì)量定性檢查。 （）玻羅板：它與測微目鏡（或讀數(shù)顯微鏡）組合在一起使用，用來測量透鏡組的焦距。玻羅板上每兩條等長線之間的間距有不同的尺寸，其名義尺寸為：1毫米、2毫米、4毫米、10毫米、20毫米，使用時應(yīng)依據(jù)出廠時的實測值。 實驗原理 用平行光管測量焦距 如圖5114所示，選用測微目鏡，使被測透鏡

5、焦平面上所成玻羅板的像也在測微目鏡的焦平面上，便可測量。 因為 a =a 所以 f=f yy（5111） 式中 f 為被測透鏡焦距， f 為平行光管焦距實測值， y 為玻羅板上所選用線距實BA4fa3a2a f A B 11.玻羅板 2 .平行光管物鏡(焦距 f )3 .被測凸透鏡(焦距 f )4.測微目鏡圖5 11 42a測值（ A B= Y ）， y 為測微目鏡上玻羅板低頻線的距離（ AB = Y ，即測量值）。 用平行光管測定凸透鏡、透鏡組的鑒別率 光學(xué)系統(tǒng)的鑒別率是該系統(tǒng)成像質(zhì)量的綜合性指標，按照幾何光學(xué)的觀點，任何靠近的兩個微小物點，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后成像在像平面上，仍然應(yīng)是兩個“點”像。

6、事實上，這是不可能的。即使光學(xué)系統(tǒng)無像差，通過光學(xué)系統(tǒng)后，波面不受破壞，而根據(jù)光的衍射理論，一個物點的像不再是“點”，而是一個衍射花樣。光學(xué)系統(tǒng)能夠把這種靠得很近的兩個衍射花樣分辨出來的能力，稱為光學(xué)系統(tǒng)的鑒別率。根據(jù)衍射理論和瑞利準則，儀器的最小分辨角為 a = 1.22 D （5112） 式中 的單位為弧度， D 為入射光瞳直徑， 為光波波長。 當(dāng)平行光管物鏡焦平面上的鑒別率板產(chǎn)生的平行光（將平行光管的分劃板換成鑒別率板）射入被測透鏡時，在被測透鏡的焦平面附近，用測微目鏡可觀察到鑒別率板的像。如果被檢透鏡質(zhì)量高，在視場里觀察到能分辨的單元號碼越高。仔細找出盡可能高的分辨單元號碼，由下式測定

7、鑒別率角值 q= - （5113） f 式中q為角值，a為條紋寬度, f 為平行光管焦距。 實驗內(nèi)容: 用平行光管測量焦距 （）調(diào)整分劃板座的中心使其位于平行光管的主光軸上，且使分劃板嚴格位于物鏡的焦平面上。 平行光管使用時，因測試的需要，常常要換上不同的分劃板，為了保證出射光線嚴格平行，每次調(diào)換后都必須使分劃板嚴格處于物鏡的焦平面上。 將十字分劃板裝在平行光管的分劃板座上，然后再裝上高斯目鏡。 調(diào)節(jié)高斯目鏡(即拉伸目鏡)，眼睛對著目鏡觀看時，能清楚地看到十字叉絲。 調(diào)節(jié)放在平行光管前的平面鏡（平面鏡上有調(diào)節(jié)水平螺絲和垂直螺絲），使平行光管射出的光線重新返回平行光管。這時能通過高斯目鏡看到分劃

8、板上有一個反射回來的像。前后調(diào)節(jié)物鏡（旋轉(zhuǎn)物鏡），直到目鏡里清楚地觀察到十字叉絲的像。表明分劃板已經(jīng)調(diào)整在物鏡的焦平面上了。 （）調(diào)整十字分劃板中心在平行光管主光軸上。 將平面鏡暫時用紙遮住，在目鏡上看到十字分劃板,粗調(diào)分劃板的上、下和左、右螺絲，使分劃板的十字心在平行光管的管心。 拿走平面鏡上的紙片，在目鏡上又看到十字叉絲像，調(diào)節(jié)平面鏡的俯仰角，觀察叉絲的像與十字叉絲重合。 松開平行光管的兩只“十字旋手”，將平行光管以軸心為準線旋轉(zhuǎn)180 ，觀察叉絲與其像的橫線是否重合。如果不重合，調(diào)節(jié)分劃板座的上、下螺絲，使叉絲的橫線與像的橫線接近一半，再調(diào)平面鏡的角度使橫線重合。如此重復(fù)旋轉(zhuǎn)，直至橫線在

9、任何角度下都重合。 調(diào)節(jié)分劃板座的左、右螺絲，使十字叉絲垂直線與其像的垂直線重合。直至轉(zhuǎn)動平行光管時，十字叉絲物像始終重合。這表示分劃板座的中心與平行光管的主光軸已經(jīng)重合。 （）測量凸透鏡的焦距 平行光管調(diào)整后，拿下平面鏡，將被測凸透鏡置于平行光管的前方，在透鏡的前方放上測微目鏡，調(diào)節(jié)平行光管、被測凸透鏡和測微目鏡，使它們大致在同一光軸上，盡量讓測微目鏡拉近到實驗人員方便觀察的位置。 將平行光管的十字分劃板換成玻羅板，并拿下高斯目鏡上的燈泡，放在直筒形光源罩上，然后裝在平行光管上。 轉(zhuǎn)動測微目鏡的調(diào)節(jié)螺絲，直到從測微目鏡里面能看到清晰的叉絲、標尺為止。 前后移動凸透鏡，使被測凸透鏡把平行光管中

10、的玻羅板成像于測微目鏡的標尺和叉絲上，表明凸透鏡的焦平面與測微目鏡的焦平面重合。 用測微目鏡測出玻羅板像中10毫米兩刻線間距的測量值 y ，讀出平行光管的焦距實測值 f 和玻羅板兩刻線的實測值 y （出廠時儀器說明書中給定），重復(fù)五次，將各數(shù)據(jù)填入自擬表中。 用平行光管測凸透鏡的鑒別率 （）取下玻羅板，換上3號鑒別板，裝上光源。 （）移動被測透鏡的位置，使被測透鏡在平行光管的3號鑒別率板成像于測微目鏡的焦平面上。用眼睛認真地從1號單元鑒別率板上開始朝下看，分辨出是哪一個號數(shù)單元的并排線條，記下號碼。（）在表5111中查出條紋寬度a值及鑒別率角值，也可將a、 f （平行光管焦距，出廠的實測值）代

11、入（5113）式，求出鑒別率角值q。表5111 測定凸透鏡、凸透鏡組所用的2號、2號鑒別率板 鑒別率板號2號3號鑒別率板單元號單元中每一組的條紋數(shù)條紋寬度（微米）當(dāng)平行光管f=550鑒別率角值(秒)條紋寬度（微米）當(dāng)平行光管f=550時鑒別率角(秒)1420.015.0040.030.002418.914.1837.828.353417.813.3535.626.704516.812.6033.625.205515.911.9331.723.786515.011.2530.022.507614.110.5828.321.238613.39.9826.720.039612.69.4525.218.9010711.98.9323.817.8511711.28.4022.516.8812810.67.9521.215.9013810.07.5020.015.001499.47.0518.914.181598.96.6817.813.3516108.46.3016.8