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1、华中科技大学应用光学实验教材20210929(终极版) 这是华中科技高校应用光学试验的最新版教材 应用光学试验 指导书 华中科技高校 光电子试验教学中心 2021年9月 （严禁对其他人发布） （严禁在网络上等公开场所发布） 这是华中科技高校应用光学试验的最新版教材 目 录 试验一 用环式球径仪测量球面曲率半径.1 试验二 平面光学零件光学不平行度测量（自准直法）.5 试验三 透镜焦距测量（放大率法）.13 试验四 照相物镜相对孔径测量.17 试验五 望远镜光学特性参数测量.20 试验六 平行光管调校.27 试验七 显微镜光学特性参数测量.33 试验八 光学玻璃或液体的折射率和色散测量（临界角法
2、）.39 试验九 星点法观测光学系统的球差.45 试验十 位置色差的测量.50 附录 数据记录.52 这是华中科技高校应用光学试验的最新版教材 试验一 用环式球径仪测量球面曲率半径 一、试验目的 1熟识环式球径仪的结构原理，把握该仪器的使用方法。 2把握利用环式球径仪测量球面曲率半径的原理、方法。 二、试验原理 用环式球径仪测量球面曲率半径的原理是，通过测量某部分球面对应的矢高及弦半径，计算该球面的曲率半径。这种方法属于间接测量法。 由图1-1的几何关系得到 xr2 R R (1-1) 2xR2 式中 R球面曲率半径； r一部分球面的弦半径； xR对应当部分球面的矢高。 若测量r、xR，则利用
3、公式（1-1）可计算球面曲率半径R。 一般采纳肯定尺寸为精确地测量弦半径r值， 的测量环，环半径r是经过精密测量的，作为已知数据，所以实际测量球面曲率半径R时，只要测出矢高xR即可。 为提高测量精度，在测量环上装有已知半径为 的三个小钢球。测量时使被测球面与三个小钢球接触，如图1-2所示。由图中几何关系可得到计算球面曲率半径的公式为: xr2 R R (1-2) 2xR2 式中 r三个钢球中心打算的圆半径； xR三个钢球顶点打算的平面到被测球面顶点的距离。 当被测球面为凹面时取式中 前的符号，“+”；为凸面时取“-”。 三、试验仪器设备 该方法测量曲率半径用的环式球径仪主要由三个部分组成： 图
4、1-2 球面曲率半径测量原理图 这是华中科技高校应用光学试验的最新版教材 1测量环 测量环是被测件的定位元件。环式球径仪一般备有七至九个不同r值的环，以便测量不同口径的零件时选用。环上分布三个小钢球，半径小的环制成刃边形式。三个小钢球中心打算的圆半径为小钢球半径 是事先精密测量的，并列入表1-1、表1-2中。 2测量杆 测量杆位于测量环的中央，并可以在与三个小钢球中心打算的平面垂直的方向移动。测量杆上装有030mm的刻尺，作为测量xR值的长度标准器。采纳重锤阻尼器使测量杆始终受一向上的力，测量时杆的顶端与放在测量环上的被测件相接触。 3读数系统 图1-3为用阿基米德螺旋式测微目镜的球径仪光路图
5、。采纳读数显微镜读出测量杆上刻尺的刻度，读数显微镜的测微目镜有：阿基米德螺旋式（参看图1-4）；摇摆平行平板式。它们的最小格值为0.001mm，用来细分测量杆上的刻尺。采纳阿基米德螺旋式测微目镜进行读数时，先旋转测微手轮，将读数显微视场内一条毫米盘刻线对称地置于螺旋线分划板的某条双刻度线的中央，即可读数。图1-4所示的正确读数为：13.8155mm。 图1-3 球径仪光路图 (1-反光镜 2-滤光镜 3-爱护玻璃 4-刻尺 5-平板玻璃 6-显微镜物镜 7-棱镜 8-螺旋线分划板 9-固定分划板 10-目镜) 14 13 图1-4 阿基米德螺旋测微目镜的读数视场 这是华中科技高校应用光学试验的
6、最新版教材 四、试验内容和步骤 留意事项：1 2、把玻璃元件放在测量环上时，肯定要放平稳后，才能松手；否则，简单滑落摔坏。 （1）仔细阅读上面的留意事项，保证不随便损坏仪器。把台灯放置在环式球径仪的左侧，打开中的刻度清楚。 （2）（该步骤已经完成，只需检查即可。）依据被测件口径选择测量环，使其获得尽量大的xR值。将选取好的测量环装在仪器上。 （3）记录使用的仪器型号以及测量环的换号，以便数据计算时，查表使用。 （4）确定测量零位：将平晶放在测量环上，测量杆在重力的作用下向下移动，平晶轻轻地与测量杆头部 以及测量环上的三个小钢球接触，（留意：直到平晶并放平稳后，才能松手；否则，平晶简单滑落摔坏）
7、。此时读数并记录。该读数为零位读数，用x1表示。 （5）测量读数：放好平面晶体后，目镜读数视场可能如图1-6所示，整数的“”不在细双线的正中间，此时不能读数。旋转测微手轮，使整数的“”落在细双线的正中间（如图1-7所示），此时才能读数。正确的读数为：17.4012mm。（17为整数，4为小数点后面第一位，01为小数点后面第2-3位（看指针上面的圆刻度）， 2 为小数点后面第 4位，也是估读位。） （4）取下平晶，放上被测零件，使测量杆头部与被测球面接触。记录此时读数为x2。 这是华中科技高校应用光学试验的最新版教材 （5）每个面测三次，取平均。 （6）关闭台灯，把试验台整理洁净。 要求：测一个
8、凸面和一个凹面的曲率半径。 五、试验数据记录和处理 1修正测量值：对刻尺刻度值误差的修正 设刻尺在两读数x1和x2处的修正值分别为 x1和 为 ，则矢高xR x2（说明书中列表给出刻尺刻度的修正值） x R x2 x1 x2 x1 (1-3) 2计算测量结果（数据记录见附录） 六、思索题 1利用环式球径仪如何较简便地测量半径相同的凸凹球面对板？ 2环式球径仪的测量范围受什么因素限制？ 3提高测量精度的途径是什么？ 附不同型号的标准环半径参数分别见表1-1、表1-2；球径仪刻尺修正表见表1-3。 表1-1 JGQ-1型 球径仪测量环环号表 测量环号 测量环半径（mm） 钢球半径（mm） No.1
9、 59.9018 4.7695 No.3 29.9823 3.9690 No.6 10.4787 2.3824 内径7.4223 外径8.0306 内径5.0318 外径5.5356 表1-2 QJ-1型 球径仪测量环环号表 测量环号 测量环半径（mm） 钢球半径（mm） 1-57 59.9880 4.9942 3-57 32.9733 3.9685 5-57 15.0026 2.9984 内径5.0291 外径5.9806 7-57外 内径3.2509 外径4.0045 这是华中科技高校应用光学试验的最新版教材 表1-3 QJY-100型 球径仪测量环环号表 测量环号 No.2 No.4 N
10、o.6 表1-3 球径仪刻尺修正值表 注：每一格值 0.0001mm 间隔（mm） 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 修正值 -0.1 -0.3 -0.3 -0.1 间隔（mm） 15 16 16 17 17 18 18 19 19 20 20 21 21 22 22 23 23 24 24 25 25 26 26 27 27 28 28 29 29 30 修正值 -0.2 0.1 0.4 -0.3 测量环半径（mm） 43.2821 21.0065 10.4955 内径7.4611 外
11、径7.7970 内径5.0240 外径5.2680 钢球半径（mm） 4.9990 3.0000 2.4990 这是华中科技高校应用光学试验的最新版教材 试验二 平面光学零件光学不平行度测量（自准直法） 一、试验目的 1把握光学测角仪的使用和测量平板玻璃不平行度的原理和方法。 2把握反射棱镜光学不平行度的概念和用光学测角仪测量反射棱镜光学不平行度的方法。 二、试验原理 光学测角仪是一带有角度分划板的自准直望远镜。图2-1是测量平板玻璃不平行度的原理图。 图2-1 光学测角仪测量不平行度 a）装置筒图 b）测量原理 c）视场 1-自准直目镜 2-分划板 3-自准直望远镜 4-被测平板玻璃 5-半透半反板 光源经半透半反板5照亮分划板。来自分划板上一点的光束经自准直望远镜3的物镜后成为平行光束，并入射到被测
