凸透鏡焦距的測量方法

2023-09-21 20:09:00 2

專利名稱：凸透鏡焦距的測量方法
技術領域：
本發明涉及一種凸透鏡性質參數測量的技術領域，特別涉及一種凸透鏡焦距的測量方法。
背景技術：
凸透鏡是最常用的光學元件，是構成顯微鏡、望遠鏡等光學儀器的基礎。焦距是表 徵透鏡成像性質的重要參數。測定焦距不單是一項產品檢驗工作，更重要的是為光學系統 的設計提供依據。
最常用的測焦距方法大都是根據物像關係設計的，如物距像距法，具體的說，該方 法是根據物體發出的光線經過凸透鏡匯聚後，將在另一側成一實像，然後在光具座上分別 測出物體，透鏡及像的位置，再根據得到的物距和像距，計算得出透鏡的焦距。具體在透鏡 焦距的測量實驗中，一般是利用擴散光源或由同一位置發出的，不同角度的兩束雷射，經過 凸透鏡匯聚後，在另外一側又重新在一點匯聚，然後分別測量得到雷射發出點以及匯聚點 與透鏡的距離，並將其分別作為物距和像距，帶入物距像距與焦距關係的公式計算得到透 鏡的焦距。其中，兩束雷射在透鏡另一側的匯聚點與透鏡的距離，是通過移動光路上的白 板，當目測兩個雷射光斑重合為一點時，測量白板與透鏡的相對位置得到的。
上述測量透鏡焦距的方法存在的缺點是物距和像距均不容易準確測量得到。首 先，很難確定固定兩個雷射器的光具座的位置就是兩束雷射光線的反向延長交點，所以物 距的測量是不準確的；另外，雷射在白板上的光斑是很大的一片，很難判斷兩束雷射是否照 射在白板的同一點上，導致像距的測量十分不準確。所以，依據上述技術方案得到的物距和 像距計算得到的透鏡焦距存在很大的誤差。發明內容
本發明要解決現有技術中的透鏡焦距的測量存在較大誤差的技術問題，提供一種 簡單方便，結果準確的，透鏡焦距的測量方法。
為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下
—種凸透鏡焦距的測量方法，其特徵在於，包括以下步驟
步驟1:依次設置雷射器、孔屏、凸透鏡、平面鏡，調節共軸，所述雷射器發出的激 光可以穿過所述孔屏上的小孔；
步驟i1:調整凸透鏡的豎直位置，使其離軸一段距離；
步驟ii1:調整平面鏡的位置，使從孔屏的小孔中射出的雷射經凸透鏡折射後再 經所述平面鏡反射，光線再次經凸透鏡折射回到孔屏上的小孔中，形成閉合的光線；
步驟iv :以孔屏與凸透鏡之間的距離為物距或者像距，平面鏡與凸透鏡之間的距 離為像距或者物距，計算得到凸透鏡的焦距。
在上述技術方案中，步驟iv中，孔屏與凸透鏡之間的距離大於平面鏡與凸透鏡之 間的距離。
在上述技術方案中，所述雷射器、孔屏、凸透鏡和平面鏡均設置在光導軌上。
在上述技術方案中，所述步驟iii具體包括
首先，使凸透鏡橫向移動離軸，光線經凸透鏡折射後由位於其後的平面鏡反射，光 線再次經凸透鏡回到孔屏上；
然後，通過調整凸透鏡、孔屏和平面鏡彼此之間距離，使光線回到孔屏的小孔中形 成閉合的光線。
本發明具有以下優點
本發明的凸透鏡焦距的測量方法，利用一個雷射器射出的光線和平面鏡反射回的 光線形成一個光的迴路，孔屏上小孔與平面鏡上的光點可視為等效的物、像。光線在孔屏和 平面鏡上均為一個確定相交的點，光線由小孔射入射出，不會在孔屏上形成大面積的光斑， 十分便於觀測，很好的排除了人為誤差，由孔屏和平面鏡確定的物距和像距都很準確，進而 使得計算得到的凸透鏡的焦距的結果十分的準確。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。
圖1為本發明的凸透鏡焦距的測量方法一種具體實施方式
的凸透鏡焦距f測量光 路不意圖中的附圖標記表示為
1-孔屏；2_凸透鏡；3_平面鏡。
具體實施方式
本發明的發明思想為利用一個雷射器射出的光線和平面鏡反射回的光線形成一 個光的迴路，孔屏上小孔與平面鏡上的光點可視為等效的物、像。
下面結合附圖對本發明做以詳細說明。
本發明的凸透鏡焦距的測量方法，包括以下步驟
1、在光導軌放置雷射器、孔屏1、凸透鏡2、平面鏡3，調節共軸；所述雷射器發出的 雷射可以穿過所述孔屏I上的小孔。
2、微調安裝凸透鏡2的光具座上的滑塊的水平方向，使凸透鏡2水平方向離軸一 段距離，在保證實驗現象明顯、觀察方便基礎上，注意離軸距離大小適當，使其滿足近軸成 像條件。
3、使從孔屏I的小孔中射出的雷射經凸透鏡2折射後再經平面鏡3反射，光線再 次經凸透鏡2折射回到孔屏I上的小孔中，形成閉合的光線。
具體的說，光路如圖1所示，在凸透鏡共軸情況下，首先使凸透鏡2橫向移動離軸 (圖1中虛線所示的光軸)，光線經凸透鏡2折射後由位於其後的平面鏡3反射，光線再次經 凸透鏡2回到孔屏I上，通過調整凸透鏡2、孔屏I和平面鏡3彼此之間距離，使光線回到孔 屏I的小孔中形成閉合的光線。
考慮到焦距測量準確性要求，實驗測量時採用孔屏I和凸透鏡2位置固定，只調整 平面鏡3的位置。
4、從光導軌的標尺上讀出孔屏I位置、凸透鏡2位置和平面鏡3位置，記錄於表I。
本發明的凸透鏡焦距的測量方法，孔屏I上小孔與平面鏡3上的光點可視為等效的物、像。利用凸透鏡成像公式
權利要求
1.一種凸透鏡焦距的測量方法，其特徵在於，包括以下步驟步驟1:依次設置雷射器、孔屏(I)、凸透鏡(2 )、平面鏡(3 )，調節共軸，所述雷射器發出的雷射可以穿過所述孔屏(I)上的小孔；步驟i1:調整凸透鏡(2)的豎直位置，使其離軸一段距離；步驟ii1:調整平面鏡(3)的位置，使從孔屏(I)的小孔中射出的雷射經凸透鏡(2)折射後再經所述平面鏡(3)反射，光線再次經凸透鏡(2)折射回到孔屏(I)上的小孔中，形成閉合的光線；步驟iv :以孔屏(I)與凸透鏡(2)之間的距離為物距或者像距，平面鏡(3)與凸透鏡(2)之間的距離為像距或者物距，計算得到凸透鏡(2)的焦距。
2.根據權利要求1所述的測量方法，其特徵在於，步驟iv中，孔屏(I)與凸透鏡(2)之間的距離大於平面鏡(3)與凸透鏡(2)之間的距離。
3.根據權利要求1所述的測量方法，其特徵在於，所述雷射器、孔屏(I)、凸透鏡(2)和平面鏡(3)均設置在光導軌上。
4.根據權利要求1-3任意一項所述的測量方法，其特徵在於，所述步驟iii具體包括 首先，使凸透鏡(2)橫向移動離軸，光線經凸透鏡(2)折射後由位於其後的平面鏡(3)反射，光線再次經凸透鏡(2)回到孔屏(I)上；然後，通過調整凸透鏡(2)、孔屏(I)和平面鏡(3)彼此之間距離，使光線回到孔屏(I) 的小孔中形成閉合的光線。
全文摘要
本發明涉及一種凸透鏡焦距的測量方法，包括以下步驟依次設置雷射器、孔屏、凸透鏡、平面鏡，調節共軸，所述雷射器發出的雷射可以穿過所述孔屏上的小孔；調整凸透鏡的豎直位置，使其離軸一段距離；調整平面鏡的位置，使從孔屏的小孔中射出的雷射經透鏡折射後再經所述平面鏡反射，光線再次經凸透鏡折射回到孔屏上的小孔中，形成閉合的光線；以孔屏與凸透鏡之間的距離為物距或者像距，平面鏡與凸透鏡之間的距離為像距或者物距，計算得到凸透鏡的焦距。本發明的凸透鏡焦距的測量方法，很好的排除了人為誤差，由孔屏和平面鏡確定的物距和像距都很準確，進而使得計算得到的凸透鏡的焦距的結果十分的準確。
文檔編號G01M11/02GK102998096SQ20121054847
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月17日 優先權日2012年12月17日
發明者韓力, 劉鐵成, 劉春傑 申請人:吉林大學