实验2 平行光管的调节和使用
引言
平行光管是一种长焦距、大口径，并具有良好像值的仪器，与前置镜或测量显微镜组合使用，既可用于观察、瞄准无穷远目标，又可作光学部件，光学系统的光学常数测定以及成像质量的评定和检测。 实验目的
（1）了解平行光管的结构及工作原理 （2）掌握平行光管的调整方法
（3）学会用平行光管测量薄透镜的焦距。 基本原理
根据几何光学原理,无限远处的物体经过透镜后将成像在焦平面上;反之,从透镜焦平面上发出的光线经透镜后将成为一束平行光。如果将一个物体放在透镜的焦平面上,那么它将成像在无限远处。
图2-1 为平行光管的结构原理图。它由物镜及置于物镜焦平面上的分划板,光源以及为使分划板被均匀照亮而设置的毛玻璃组成。由于分划板置于物镜的焦平面上,因此,当光源照亮分划板后,分划板上每一点发出的光经过透镜后,都成为一束平行光。又由于分划板上有根据需要而刻成的分划线或图案,这些刻线或图案将成像在无限远处。这样,对观察者来说,分划板又相当于一个无限远距离的目标。
图2-1 平行光管的结构原理图
根据平行光管要求的不同,分划板可刻有各种各样的图案。图2-2是本实验选配的分划板图案形式。如图可见，横向和竖向的两条刻线之间的长度是0.1mm，由内到外的小圆直径依次是0.1mm，1mm。它可用在测量透镜焦距的平行光管上。
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图2-2 分划板的形式
平行光管测量凸透镜焦距
用平行光管法测量凸透镜焦距的光路图如图2-3所示,由光路图2-3中容易看出:
LoLxy玻罗板 ??1????1?y?平行光管物镜 待测透镜
?fofx
图2-3 平行光管法测量凸透镜焦距光路图
tan??yy??? n1 ta?fo?fx?平行光管射出的是平行光，且通过透镜光心的光线不改变方向，因此
? ??????1??1yy?? fo?fx?fx?y?fo? y其中fo?为平行光管物镜焦距，y为玻罗板上选择的线对的长度，y?为用显微目镜读出的玻罗板上线对像的距离。用这种方法测量凸透镜焦距比较简单，关键是要保证各光学元件要等高共轴，平行光管出射平行光。 仪器用具
平行光管
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待测透镜（Φ40.0, f150.0） 测微目镜（10X，带分划板） V型夹持器
LED光源，导轨，滑块，支杆，调节支座等 五、实验步骤
（1）把平行光管实验系统按照图2-4所示放好。
图2-4 平行光管实验装配图
（2）打开平行光管外盖，观察平行光管内部结构，了解基本原理
（3）在凸透镜的前方放上测微目镜并摆正以方便观测，如图2-5所示，目镜分划板上的刻线总长为10mm，一共被分为100小格，一格的实际长度为0.1mm。
图2-5 目镜标尺示意图
（4）调节平行光管、被测凸透镜和测微目镜，使它们在同一光轴上，尽量让测微目镜拉近到实验人员方便观察的位置。
（5）前后移动凸透镜，使被测凸透镜在平行光管中的分划板成像于测微目镜的标尺和上，表明凸透镜的焦平面与测微目镜的焦平面重合。效果如图2-6所示。
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图2-6 观测时的效果图
（6）用测微目镜测出平行光管内实际直径为1mm的圆的直径的测量值y?（估读至
?小数点后一位），读出平行光管的焦距实测值fo（本实验所配的平行光管焦距为400mm），重复五次，将各数据填入自拟表中。
（7）计算出凸透镜的焦距，取平均值。
fx?y?fo? y例：
如图2-6所示，实际直径为1mm的圆通过测微目镜观测得出其直径测量值约为7.0； 用7.0除以测微目镜的放大倍数10，得出直径测量值为0.70mm； 根据公式fx?y?fo? yfx = 0.70mm / 1mm * 400mm = 280mm； 故待测透镜焦距约为280mm。 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?
3. 利用反射镜可以做平行光管吗？如果可以，请画出光路。
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实验3 望远系统的搭建和放大率测量
引言
望远镜是帮助人们看清远处物体以便观察、瞄准与测量的一种助视仪器，通过本实验使学生更加了解望远镜原理，自己搭建望远镜，测量相关参数。 实验目的
（1）学习了解望远镜的构造及原理； （2）学习测定望远镜放大倍数的方法； 基本原理
望远镜是如何把远处的景物移到我们眼前来的呢？这靠的是组成望远镜的两块透镜。望远镜的前面有一块直径大、焦距长的凸透镜，名叫物镜；后面的一块透镜直径小焦距短，叫目镜。物镜把来自远处景物的光线，在它的后面汇聚成倒立的缩小了的实像，相当于把远处景物一下子移近到成像的地方。而这景物的倒像又恰好落在目镜的前焦点处，这样对着目镜望去，就好象拿放大镜看东西一样，可以看到一个放大了许多倍的虚像。这样，很远的景物，在望远镜里看来就仿佛近在眼前一样。
常见望远镜可简单分为伽利略望远镜，开普勒望远镜等。
伽利略发明的望远镜在人类认识自然的历史中占有重要地位。它由一个凹透镜（目镜）和一个凸透镜（物镜）构成。
其优点是结构简单，能直接成正像。但自从开普勒望远镜发明后此种结构已不被专业级的望远镜采用，而多被玩具级的望远镜采用。
开普勒望远镜：原理由两个凸透镜构成。由于两者之间有一个实像，可方便的安装分划板，并且各种性能优良，所以目前军用望远镜，小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构。但这种结构成像是倒立的，所以要在中间增加正像系统。
图3-1开普勒望远镜光路示意图
为能观察到远处的物体，物镜用较长焦距的凸透镜，目镜用较短焦距的凸透镜。远处射来光线（视为平行光），经过物镜后，会聚在后焦点很近的地方，成一倒立、缩
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