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1、测量仪器与检修复习思考题第一章1、利用下图说明单平面反射镜、两块相互平行的平面反射镜和按一定角度组成的角反射镜的光学特性。 答：单平面反射镜的特性：当保持入射光线不变的前提下，反射面若转动角，则反射光线就会转动2角。两块相互平行的平面反射镜的特性：反射光线方向不变，上下移动一断距离。如果两块平面反射镜同时转动一个角度，反射光线方向仍不变，但平移距离要随平面反射镜转动的方向和大小而改变。按一定角度组成的角反射镜的特性：由两块平面反射镜按一定角度组成，入射光线和反射光线之间的夹角等于2，即光线改变2倍的两平面镜夹角。2、为什么测量仪器中常采用全反射镜？答：全反射现象就是光量100%的反射，而平面反
2、射镜光量有6%10%的损失；其次是全反射不需要镀反射材料。3、利用下图简述光线通过直角棱镜时的变化特点 答：用斜面BC作全反射面垂直于AB面的光线，经过三棱镜后，将转折900主截面内物体的箭头方向，将由向上变成朝左；在棱镜中的光程相等；当BC面转动一小角时，出射光线的方向就会改变2角。用两个直角面AB及AC作全反射面 入射光线经两次全反射后，光线方向改变了1800；平行于棱AA的箭头dc，其方向不变，而垂直于棱AA的箭头ab，则箭头方向改变了1800；在入射光线不变的前提下，若棱镜绕棱AA转动一个小角度，则反射光线的前进方向始终不变，但要发生平移。4、利用右图简述光线通过五角棱镜时的变化特点答
3、：光线的前进方向改变了900；垂直于棱的物体，将调转900；平行于棱的物体,其箭头方向不变；在入射光线不变的条件下，若棱镜转动某一小角度，则出射光线仍然垂直于入射光线，是五角镜最重要的一个特性。这一特性用于要求出射光线必须严格垂直于入射光线且装调都比较困难的仪器部位。5、利用右图简述光线通过屋脊棱镜时的变化特点答：光线前进的方向改变了900；平行于棱AB的物体ab要倒转900，垂直于棱AB的物体cd要倒转1800,是屋脊棱镜的重要特点。6、利用图简述光线通过光楔镜时的特点答：当三棱镜的折射角 很小时 （一般在 0020右），称为楔镜（光楔）。假如入射光线入射角也很小，即入射光线与法线近似重合时
4、，它的折射角一定很小，折射光线有微小的偏向。二者之间的关系可以用下式表示：对一定的光楔，由于和n均为定值，光线经光楔后产生的偏向角是一定的。 7、利用右图简述光线通过平板玻璃时的变化特点答：出射光线和入射光线方向一致； 出射光线平移一段距离h。当入射角很小时，其平移量可以用近似公式计算：光线的入射角很小时，光线的平移量h与入射角成正比，这一特性，在光学经纬仪及精密水准仪的测微器中被广泛应用。8、简述像差及其危害答：物体经过透镜所成的像与物体的本来面目相比要发生一些变化，这种差异统称为像差。即像差是物体经过透镜后颜色和形状发生的变化。像差危害：像差大，像质就变坏。测量仪器中的像差重要存在于望远镜
5、系统、度盘成像系统、水准器符合系统三种类型。9、像差消除的基本方法答：测量仪器上的成像系统绝大部分是由两块透镜组成；即组合透镜可以减小像差的影响。10、简述球差产生的原因、危害及消除方法答：透镜可以看作是由许多块折射棱角各不相同的棱镜组成凸透镜中央部位的折射棱角比边缘部位要小，当不同高度的平行光束射向透镜时，中央部分偏折力较弱，会聚点离透镜较远；高度大的会聚点离透镜就较近。这种因球面的曲率引起的会聚点之差，称为球差。球差的危害是改变了像点的形状及亮度分布，使成像模糊。利用凹凸透镜像差符号相反的特性，将几块透镜组合起来才能更有效地减小球差。11、简述色差产生的原因、危害及消除方法答：由七种不同波
6、长的单色光组成的白光，各单色光对玻璃的折射率不同。当白光通过透镜时，就会有七个不同的焦距。其中红光的波长最长而折射率最小，因而其焦距值f最长；相反，紫光的焦距值f最短。当色差产生时，在像面不同的位置，就会看到不同的彩色光斑。色差带来的危害不仅是成像模糊，且带有彩色。色差是各种像差中最为有害的一种。凹透镜和凸透镜的色差符号是相反的，所以把这两种透镜结合在一起，就能达到消除色差的目的。12、何谓光栏？光栏有几种形式？答：测量仪器中通过设置一些孔、筒、框等部件用以限制光束范围及通过的光能量，这些孔、筒、框统称为光栏。根据光栏的作用可分为孔径光栏视场光栏消除杂光光栏。第二章13、简述眼睛的特性答：通过
7、调节瞳孔孔径的大小，控制进入眼睛光学系统的光能量，使得明暗程度不同得物体都能看清楚。通过水晶体周围的肌肉改变水晶体透镜的焦距，使得远近不同的物体都能看清楚。14、何谓眼睛的分辨率？答：眼睛能分辩开两个很靠近的点的能力，称为眼睛的分辩率。通常用角量表示，即能够分辩最近的两点对眼睛所张的视角，称为最小分辩角。15、简述望远镜的作用答：物体离人距离很远时，由于眼睛所张的视角过小而不能辨别。可采用两个办法：一是人们向物体靠近；其次是使用光学仪器将物体的视角扩大。望远镜能使远方的物体，经过光学系统成像后对人眼所张的视角，大于用肉眼直接观看物体时的视角。使对物点的分辨率提高到几十倍。利用望远镜的这个特性，
8、来提高瞄准或读尺的精度。16、利用下图叙述望远镜的结构特点及成像原理答：特点：望远镜光学系统由物镜和目镜组成，物镜的像方焦点和目镜的物方焦点接近重合，因此，平行光线射入望远镜系统后，仍以平行光射出。望远镜系统的视场光栏设在物镜的像平面处，即物镜和目镜的公共焦点处。原理：把物镜和目镜放在同一条光轴上，并使物镜的像方焦点F1和目镜的物方焦点F2重合，构成望远镜成像系统。设AB为两倍焦距以外的远处目标,它先经物镜成一个倒立、缩小的实像ba，ba在F1以外，离F1很近的地方；对目镜来说，在目镜的物方焦点F2以内，因此ba经目镜第二次成像后，得到必定是一个放大的、正立的虚像ba,对目标说是倒立的。虚像b
9、a的位置在离目镜250mm以外至无限远的地方。眼睛放在目镜的后面，就能从视场中看到位于明视距离至无限远的物体的倒像。 17、利用下图叙述内对光望远镜的调焦原理答：调焦原理是保持物镜和十字丝板位置不变，在物镜和目镜之间加一个调焦透镜（通常为凹镜），只要让该透镜沿光轴前后移动，就可以使距离远近不同的目标均可成像在十字丝板上。当望远镜由近处目标A瞄准远处目标B时，需要将调焦镜向物镜移动，使光线BM经调焦凹镜发散后仍成像在十字丝板上。18、衡量望远镜光学性能的主要指标有哪些？答：衡量光学性能的主要指标是它的放大率、视场角、分辨率、像的亮度及成像质量。19、叙述望远镜分辨率的室内平行光管测定法。答：先将
10、平行光管内的分划板取下，装上一定号数的分辨率板。将待测望远镜置于平行光管前，物镜朝向平行光管的物镜。调整待测仪器的位置，使望远镜光轴与平行光管光轴大致重合。通过调焦把分辨率板看清，然后在视场的中心附近，由粗到细依次观察各直线条纹，直到在四个不同方向上的黑白条纹均能分辨清楚的那个单元为止。根据该单元的号数，查对说明书中所附的角值，即为待测望远镜的分辨率。20、根据下图叙述检验球差与色差的方法。答：球差检验方法：如图a和b,圆孔的直径和圆环的内径，等于物镜孔径的一半，圆环的外径等于物镜孔径。试验时，分别用圆孔和圆环轮换罩在物镜前，观察一清、晰的目标。若两次观察目标时，不必重新调焦都能看清楚，则说明
11、无球差或球差很小。因为目标射向物镜的所有边缘光线，与中心光线都已会聚在同一像面上的缘故。检验色差的方法：如图c, 色差:用望远镜观察一明显衬度的图形(黑色视场的白图形或白色视场的黑图形等)。若图形边缘出现色彩,说明有色差存在。21、简述测量仪器中竖轴的作用及应满足什么要求答：作用：如果竖轴在轴套内有晃动，望远镜难以照准目标；水准器气泡也不易严格居中；对测量角度的影响采用正到镜观测也不能消除。竖轴承受着照准部的重量，承担着使仪器照准部平稳地以一定的精度围绕铅垂方向旋转。应满足的要求：竖轴在轴套内旋转时，必须平稳而无晃动，即要求有较高的定向精度。因而轴与轴套必须吻合得很好，不能有过大的间隙。竖轴旋
12、转要十分灵活，转动时必须轻松平滑，没有涩滞、轧紧或跳动等现像，以免带动度盘，给测量成果带来不应有的误差。22、简述经纬仪横轴的校正方法答：常采用偏心轴承来升降横轴的一端，以校正横轴达到水平的目的。偏心轴承的圆孔中心和安装孔中心O在水平方向有一不大的偏心量(约1mm左右)，因此当偏心轴承在安装孔内转动一小角度时，就会引起轴孔中心在垂直方向内的上下变动。在校正好后，再逐一将三个轴承固定螺丝旋紧。有的经纬仪已将横轴的校正装置取消，其横轴的水平性，在加工制造仪器时就予以保证。仪器出现横轴不水平的现像时，可在支架的联接处垫上极薄的金属箔加以校正。23、利用右图叙述普通式制动微动机构的工作原理答：制动微动
13、环6套在横轴5上，当用手旋制动手轮1时，通过万向接头2转动了螺丝3，螺丝3又通过制动块4压紧横轴5，这时横轴与制动微动环连成一体，制动微动环转动，横轴也就转动，但制动微动环6已被下方的微动螺旋8及微动弹簧10顶紧不能转动了，因此横轴也就不能转动了，达到了横轴制动的目的。微动原理制动以后，旋转微动螺旋8，弹簧10就被压紧(或弹出)，制动微动环产生微小的转动，横轴也就产生微小的转动。24、利用右图叙述摩擦式制动微动机构的工作原理答：依靠制动环4和轴套3之间的摩擦力，使照准部制动。摩擦力是由于弹簧6的伸张作用而产生，它可以借助螺丝5来进行调节。当摩擦力达到一定程度时，照准部就基本上被制动，此时旋进微
14、动螺旋2时，由于制动的摩擦力大于照准部旋转时的阻力，迫使照准部跟着微动螺旋一起转动，起到了微动的作用。当用手转动照准部时，外力大于制动环与轴套间的摩擦力，使制动环和照准部一起转动。25、利用右图叙述同轴式制动微动机构的工作原理答：将制动螺旋与微动螺旋同装在一个轴上。当旋转制动螺旋5时，带动万向接头3及凸轮2转动，凸轮2推动顶杆6及制动块7产生制动作用。旋转微动螺旋4时，由于制动环及制动螺旋都已固定，这时只有照准部1相对产生移动，起到了微动的作用。第三章26、何谓水准管格值？答：将气泡已居中的水准管倾斜一个角度，使气泡正好移动一格，此时水准管轴TT倾斜了一个角度，这个角度等于水准管刻划一格(2m
15、m)所对应的圆心角 称水准管的格值。27、水准器的灵敏度及其影响因素答：将水准器缓慢地倾斜，当静止的气泡开始移动并为观察者肉眼能够觉察时，水准器所倾斜的角度，称为水准器的灵敏度。影响水准器灵敏度的因素还有：气泡长度，外界温度，玻璃管内工作面的加工光洁度，液体的物理性质和纯洁度等，其中又以气泡长度和外界温度的影响最大。28、利用下图简述可动十字丝型自动安平补偿器的工作原理答：望远镜整置水平时，望远镜视轴ZOO在标尺上读得视线水平读数为a0，如仪器倾斜了一小角后，则望远镜的视轴由ZOO变成ZO，视线在标尺上读得的读数为a。假定仪器倾斜的同时，能设法使十字丝相对于仪器作反方向摆动，使其由Z摆回至ZO的位置，则标尺上的读数不变仍为 ，也就不受仪器倾斜的影响，实现了自动安平目的。这种形式的十字丝装置是将十字丝板悬吊起来，使其能相对于仪器作反方向摆动。29、利用下图简述改变视线型自动安平补偿器的工作原理答：当仪器倾斜一个小角后，十字丝的位置移到Z后固定不变，此时，在K点使标尺上的水平视线读数ao改变其方向，转到Z
