實驗四 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計與裝調(diào)

實驗四光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計與裝調(diào)=1\*CHINESENUM3一、實驗?zāi)康耐ㄟ^前面實驗的鍛煉，可結(jié)合理論完成對光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與裝調(diào)；觀察記錄實驗效果，并對所設(shè)計的系統(tǒng)進行參數(shù)測量；下面有三個實驗內(nèi)容，每一組根據(jù)自己實驗所操作的內(nèi)容選擇相應(yīng)的實驗報告進行填寫。沒做的內(nèi)容不需要附上。A*********************************************************二、實驗原理伽利略望遠(yuǎn)鏡：伽利略望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)緊湊、筒長較短，較為輕便，光能損失少，并且使物體呈正立的像。整個系統(tǒng)是由一片長焦距的凸透鏡作為物鏡，用一短焦距的凹透鏡作為目鏡組合而成。遠(yuǎn)處的物經(jīng)過物鏡在其后焦面附近成一縮小的倒立虛像，物鏡的像方焦平面與目鏡的物方焦平面重合。三、實驗儀器光具座標(biāo)尺物鏡Lo：fo=50mm測微目鏡fo=70mm讀數(shù)顯微鏡架:SZ-38二維調(diào)整架:SZ-07滑座：TH70四、實驗步驟把全部器件按順序擺放在導(dǎo)軌上，靠攏后目測調(diào)至共軸。將全部器件組成伽利略望遠(yuǎn)鏡，向約1.5mm遠(yuǎn)處的標(biāo)尺調(diào)焦，并對準(zhǔn)其中的一個“E”字（距離為d1）。用另一只眼睛直接注視標(biāo)尺，經(jīng)適應(yīng)性練習(xí)，在視覺系統(tǒng)獲得被望遠(yuǎn)鏡放大的和直觀的標(biāo)尺疊加像，再測出放大的特定的“E”字直觀標(biāo)尺的長度d2。求出望遠(yuǎn)鏡的測量放大率Γ=d2/d1。并與計算放大率做比較。注：標(biāo)尺放在有限距離S遠(yuǎn)處時，望遠(yuǎn)鏡放大率?！勺魅缦滦拚！?Γ*（s/(s+fo）)。當(dāng)s>100fo，修正量s/(s+fo)≈1五、數(shù)據(jù)處理及分析B****************************************************************實驗五自組透射式幻燈機(測量實驗)二、實驗原理自組透射式幻燈機:幻燈機能將圖片的像放映在遠(yuǎn)處的屏幕上，但由于圖片本身并不發(fā)光，所以要用強光照亮圖片，因此幻燈機的構(gòu)造總是包括聚光和成像兩個主要部分，在透射式的幻燈機中，圖片是透明的。成像部分主要包括物鏡L、幻燈片P和遠(yuǎn)處的屏幕。為了使這個物鏡能在屏上產(chǎn)生高倍放大的實像，P必須放在物鏡L的物方焦平面外很近的地方，使物距稍大于L的物方焦距。聚光部分主要包括很強的光源（通常采用溴鎢燈）和透鏡L1L2構(gòu)成的聚光鏡。聚光鏡的作用是一方面要在未插入幻燈片時，能使屏幕上有強烈而均勻的照度，并且不出現(xiàn)光源本身結(jié)構(gòu)（如燈絲等）的像；一經(jīng)插入幻燈片后，能夠在屏幕上單獨出現(xiàn)幻燈圖片的清晰的像。另一方面，聚光鏡要有助于增強屏幕上的照度。因此，應(yīng)使從光源發(fā)出并通過聚光鏡的光束能夠全部到達(dá)像面。為了這一目的，必須使這束光全部通過物鏡L，這可用所謂“中間像”的方法來實現(xiàn)。即聚光器使光源成實像，成實像后的那些光束繼續(xù)前進時，不超過透鏡L邊緣范圍。光源的大小以能夠使光束完全充滿L的整個面積為限。聚光鏡焦距的長短是無關(guān)緊要的。通常將幻燈片放在聚光器前面靠近L2的地方，而光源則置于聚光器后2倍于聚光器焦距之處。聚光器焦距等于物鏡焦距的一半，這樣從光源發(fā)出的光束在通過聚光器前后是對稱的，而在物鏡平面上光源的像和光源本身的大小相等。三、實驗儀器1、帶有毛玻璃的白熾燈光源S2、聚光鏡L1：f1=50mm3、二維調(diào)整架：SZ-074、幻燈底片P5、干板架：SZ-126、放映物鏡L2：f2=190mm7、二維調(diào)整架：SZ-078、白屏H：SZ-139、滑座：TH70YZ10、滑座：TH70Z11、滑座：TH70YZ12、滑座：TH70Z13、滑座：TH70四、儀器實物圖及原理圖（見圖一）圖一五、實驗步驟把全部儀器按圖一的順序擺放在導(dǎo)軌上，靠攏后目測調(diào)至共軸。將L2與H的間隔固定在間隔所能達(dá)到的最大位置，前后移動P，使其經(jīng)L2在屏H上成一最清晰的像。將聚光鏡L1緊挨幻燈片P的位置固定，拿去幻燈片P，沿導(dǎo)軌前后移動光源S，使其經(jīng)聚光鏡L1剛好成像于白屏H上。再把底片P放在原位上，觀察像面上的亮度和照度的均勻性。并記錄下所有儀器的位置，并算U1、U2、V1、V2的大小。把聚光鏡L1`拿去，再觀察像面上的亮度和照度的均勻性。注：演示其現(xiàn)象時的參考數(shù)據(jù)為U1=35，V1=35，U2=300，V2=520。和計算焦距時的數(shù)據(jù)并不相同。六、數(shù)據(jù)處理放映物鏡的焦距：聚光鏡的焦距：其中：、、（）為像的放大率（）實驗數(shù)據(jù)如下：=40mm=70mm=103=396==110==499==1.75==3.84466計算得=25.4545=81.7394C**************************************************************二、實驗原理θ調(diào)制和顏色合成：θ調(diào)制屬于空間濾波的一種形式，它只是用不同取向的光柵對物平面的各個部分調(diào)制（編碼），通過特殊濾波器控制像平面相應(yīng)部位的灰度（用單色光照明）或色彩（用白光照明）的一種方法。本實驗是用白光照明透明物體，在輸出平面上得到彩色圖像的有趣實驗，透明物體就是本實驗中使用的調(diào)制光柵。在這個光柵上，房子、草地、天空分別由三個不同取向的光柵組成。拼圖時利用光柵的不同取向把準(zhǔn)備“著上”不同顏色的部位區(qū)分開來。三、實驗儀器1、帶有毛玻璃的白熾燈光源S2、準(zhǔn)直鏡L1：f1=225mm3、二維調(diào)整架：SZ-074、θ調(diào)制板（或三維光柵）5、干板架：SZ-126、傅立葉透鏡L2:f2=150mm7、θ調(diào)制頻譜濾波器:SZ-408、傅立葉透鏡L3:f3=150mm9、白屏H：SZ-1310、滑座：TH7011、滑座：TH70Z12、滑座：TH70YZ13、滑座：TH70Z14、滑座：TH70YZ15、滑座：TH70Z16、滑座：TH70四、儀器實物圖及原理圖（見圖二）五、實驗步驟把全部器件按圖二的順序擺放在導(dǎo)軌上，靠攏后目測調(diào)至共軸將光源S放于準(zhǔn)直鏡L1的物方焦距F1處，并使從L1出來的平行光垂直的照射在θ調(diào)制板上。將屏置于離θ調(diào)制板1米處，前后移動L2，使θ調(diào)制板的圖像清晰的成在屏上。在傅氏面上加入θ調(diào)制頻譜濾波器，在θ調(diào)制頻譜濾波器上看到光柵的衍射圖樣。三行不同取向的衍射極大值是相對于不同取向的光柵，也就是分別對應(yīng)于圖像的天空、房子和草地，這些衍射極大值除了0級波沒有色散以外，一級、二級……都有色散，由于波長短的光具有較小的衍射角，一級衍射中藍(lán)光最靠近0級極大，其次為綠光，而紅光衍射角最大。調(diào)節(jié)θ調(diào)制頻譜濾波器上滑塊的通光的寬度和通光的位置，使相應(yīng)于草地的一級衍射圖上的綠光能透過，用同樣的方法，使相應(yīng)于房子一級衍射的紅光和相應(yīng)于天空部分的一級衍射的藍(lán)光能透過，這時候在屏幕上的像就會出現(xiàn)藍(lán)色的天空，紅色的房子和綠色的草地。圖二六、實驗結(jié)果及分析這個實驗的