置，使正立箭头在接收屏上分别成大小两个清晰的倒立实像时，若此二像的尾端在屏坐标的同一位置，它们就与物箭头的尾端同在平行于导轨的主光轴上（轴上物点成像不离轴）。以此为基准，可将物方某点调到主光轴上，或对另一透镜作共轴调节。
2.常用光源 （1）白炽灯
白炽灯是以热辐射形式发射光能的电光源。它以高熔点的钨丝为发光体，通电后温度约2500K达到白炽发光。玻璃泡内抽成真空，充进惰性气体，以减少钨的蒸发。白炽灯的光谱是连续光谱。白炽灯可做白光光源和一般照明用。使用低压灯泡特别注意是否与电源电压相适应，避免误接电压较高的电插座造成损坏事故。 （2）汞灯
汞灯是一种气体放电光源。常用的低压汞灯，其玻璃管胆内的汞蒸气压很低（约几十到几百帕之间），发光效率不高，是小强度的弧光放电光源，可用它产生汞元素的特
3A。高压征光谱线。GP20型低压汞灯的电源电压为220V，工作电压20V，工作电流1.汞灯也是常用光源，它的管胆内汞蒸气压较高（有几个大气压），发光效率也较高，是中高强度的弧光放电灯。该灯用于需要较强光源的实验，加上适当的滤光片可以得到一
1nm）单色光。GGQ50型仪器高压汞灯额定电压220V，功率50W，工定波长（例如546.62A，稳定时间10min。 V，工作电流0.作电压(95?15)07nm、576.96nm、546.07nm、491.60nm、435.83nm、 汞灯的各光谱线波长分别为579.407.78nm、404.66nm。汞灯工作时必须串接适当的镇流器，否则会烧断灯丝。为了保
护眼睛，不要直接注视强光源。正常工作的灯泡如遇临时断电或电压有较大波动而熄灭，须等待灯泡逐步冷却，汞蒸气降到适当压强之后才可以重新发光。 （3）钠灯
59nm和588.99nm两条波长很接近的特强光谱线，实 钠光谱在可见光范围内有589.3nm（D线）的波长直接当近似单色光使用。此时其他的验室通常取其平均值，以589.弱谱线实际上被忽略。低压钠灯与低压汞灯的工作原理相类似。充有金属钠和辅助气体氖的玻璃泡是用抗钠玻璃吹制的，通电后先是氖放电呈现红光，待钠滴受热蒸发产生低压蒸气，很快取代氖气放电，经过几分钟以后发光稳定，射出强烈黄光。 GP20Na低压钠灯与GP20Hg低压汞灯使用同一规格的镇流器。
（4）LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。因化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。
（5）氦氖激光器
氦氖激光器（Helium-neon gas laser） 是研制成功的第一种气体激光器，也是最常用的一种，通常在可见光频段（6328?）工作，其他还有1.1523μm及3.3913μm，但不
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常用。功率一般约数毫瓦，连续发光。因为制造方便、较便宜、可靠，所以使用较多。由于单色性好，相干长度可达数十米以致数百米。
3.滤光片
滤光片是能够从白光或其他复色光分选出一定的波长范围或某一准单色辐射成分（光谱线）的光学元件。各种滤光片可以按所利用的不同物理现象分类，其中以选择吸收和多光束干涉两种类型最为常见。 （1）吸收滤光片
这是利用化合物基体本身对辐射具有的选择吸收作用制成的滤光片。常用材料是无机盐做成的有色玻璃或者有机物质做成的明胶和塑料。
滤光片的一个重要参数是透射率。若?0是入射光通量，?是经过滤光片的透射光通量，则透射率T???0。
有色玻璃滤光片使用广泛，优点是稳定、均匀，有良好的光学质量，但其通带较宽（很少低于30nm）。有机物质滤光片制作容易，便于切割，而机械强度和热稳定性较差。 选用两片（或三片）不同型号的有色玻璃组合起来，可以获得较窄的通带。 （2）干涉滤光片
干涉滤光片的显著优点是既有窄通带，同时又有较高透射率。
常见的透射干涉滤光片利用多光束干涉原理制成。例如，一种最简单的结构是：在一块平面玻璃板上先镀一层反射率较高的金属膜，然后镀一层介质膜，在这层膜上再镀一层金属反射膜，最后盖封一块平面玻璃板。使光束垂直通过滤光片，则直接透过的光束与经金属膜两次反射后再透过的光束之间的光程差
??2nd
其中：n为介质膜的折射率；d为膜的厚度。如果选择光程nd，对某一波长为?的光束来说??m?(m?1,2,3?)
2nd m则 ?? 于是，该波长的透射光都是干涉加强的，其他接近此波长的透射光急剧减弱。例如，
46?10?5cm，则在可见光范围的透射光峰值当忽略折射率随波长的变化时，设nd?5.波长为546nm。这就是能够滤出汞光谱绿线的干涉滤光片。如果以多层介质膜取代上述金属膜，即可获得高透射率的窄带滤光片。选择普通吸收滤光片做干涉滤光片的基板（保护板）还可以控制透射光的截止区域。
干涉滤光片的主要光学性能由中心波长?0、通带半宽度??和峰值透射率决定。
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实验1 透镜系统基点测量
引言
单个透镜往往无法满足实验或者实际生活中的需要，实际使用时往往将几个薄透镜组合成透镜组进行使用。对于任何共轴光具组，不论其结构复杂与否，物像之间的共轭关系完全由几对特殊的点和面所决定，这就是共轴理想光具组的基点和基面。在透镜组之中各个透镜的焦距以及透镜之间的焦距未知的情况下，采用焦距仪或者测节器可以测定光具组的基点和基面，进而得到光具组的一些特性。每个厚透镜及共轴球面透镜组都有六个基点。即两个焦点F,F＇；两个主点H,H＇；两个节点N,N＇。 实验目的
（1）了解透镜组的基点的一般特性 （2）学习测定光具组基点和焦距的方法 基本原理
（１）主面和主点
若将物体垂直于系统的光轴，放置在第一主点H处，则必成一个与物体同样大小的正立的像于第二主点H＇处，即主点是横向放大率β＝＋１的一对共轭点。过主点垂直于光轴的平面，分别称为第一和第二主面，如图1中的MH和M＇H＇。
（２）节点和节面
节点是角放大率γ=+1的一对共轭点。入射光线（或其延长线）通过第一节点N时，出射光线（或其延长线）必通过第二节点N＇，并于N的入射光线平行（如图1-1）。过节点垂直于主光轴的平面分别称为第一和第二节面。当共轴球面系统处于同一媒质时，两主点分别与两节点重合。
MQNHM'S0FiN'H'F'pi'P
图1-1 透镜组光路示意图
（３）焦点、焦面
平行于系统主轴的平行光束，经系统折射后与主轴的交点F＇称为像方焦点；过F＇垂直于主轴的平面称为像方焦面。第二主点H＇到像方焦点F＇的距离，称为系统的像方焦距f＇。此外，还有物方焦点F及焦面和焦距f。
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LABL.S.O?foPN?(H?)QN(H)F?(B?)A?f?
图1-2 测量基点示意图
综上所述，薄透镜的两主点和节点与透镜的光心重合，而共轴球面系统两主点和节点的位置，将随各组合透镜或折射面的焦距和系统的空间特性而异。实际使用透镜组时，多数场合透镜组两边都是空气，物方和像方媒质的折射率相等，此时节点和主点重合。
本实验以两个薄透镜组合为例，主要讨论如何测定透镜组的节点（主点）。 设L为已知透镜焦距等于-f0的凸透镜，L.S.为代测透镜组，其主点（节点）为H、H’ (N、N’)，像焦点为F?。当AB（高度已知）放在L的前焦点处时，它经过L以及L.S.将成像A’ B’于L.S.的后焦面上。因为AO// A’ N’，AB// A’B’，OB// N’B’，所以
△AOB∽△A’N’B，即AB:-f0＝A’B’:f ’
A?B?所以 f???f （1-1）
oAB因此我们可以通过测量A’ B’的大小，从而得到f?的数值。 因为是平行光入射到透镜组上，所以像A’B’的位置就是F’的位置。 F’的位置既然确定，而N’ F’＝ f ’，因此N’的位置也就确定了。 把L.S.的入射方向和出射方向互相颠倒，即可测定F和N的位置。 本实验节点和主点重合，所以H和H?的位置也得到确定 实验步骤
（1）按照图1- 3安置各器件，沿滑轨安装所需器件，自左向右依次为LED光源（含匀光器、支杆、套筒、滑块），准直镜（直径40mm，焦距150mm，含镜座、支杆、套筒、滑块），目标物（含夹持、支杆、套筒、滑块），标准透镜（直径50mm，焦距75mm，含镜座、支杆、套筒、滑块），节点镜头（镜片间距70-120mm、固定镜片直径40mm，f 200，可动镜片直径40mm，f 350,含支杆、套筒、滑块）、白屏（含夹持、支杆、套筒、滑块）；调整LED光源发光头与准直镜之间的距离约为75mm，调整各光学元件同轴等高。
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图1-3 透镜基点测量实验系统装配图
（2）调节目标板（目标板图案为正方形，边长10mm）与标准透镜（透镜焦距为-f0）之间的距离为75mm，使目标板（物方图案宽度为h1）位于透镜L0的前焦面。
（3）在白屏和标准透镜之间安装节点镜头，移动节点透镜或白屏最终可在白屏上观察到清晰像。量取像的大小h2
（4）计算 像方焦距
f???f0h2 h1 像方主点H?位置即为从白屏向前测量f ’。
（5）将节点架旋转180°，重复第3步，即可获得物方节点位置。 思考题
1笛卡尔符号法则。
2采用作图法确定下面由两个反射镜组成的光学系统的焦距。
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