專利名稱：凸透鏡焦距的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凸透鏡性質(zhì)參數(shù)測(cè)量的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種凸透鏡焦距的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
凸透鏡是最常用的光學(xué)元件，是構(gòu)成顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡等光學(xué)儀器的基礎(chǔ)。焦距是表 征透鏡成像性質(zhì)的重要參數(shù)。測(cè)定焦距不單是一項(xiàng)產(chǎn)品檢驗(yàn)工作，更重要的是為光學(xué)系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
最常用的測(cè)焦距方法大都是根據(jù)物像關(guān)系設(shè)計(jì)的，如物距像距法，具體的說(shuō)，該方 法是根據(jù)物體發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)凸透鏡匯聚后，將在另一側(cè)成一實(shí)像，然后在光具座上分別 測(cè)出物體，透鏡及像的位置，再根據(jù)得到的物距和像距，計(jì)算得出透鏡的焦距。具體在透鏡 焦距的測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，一般是利用擴(kuò)散光源或由同一位置發(fā)出的，不同角度的兩束激光，經(jīng)過(guò) 凸透鏡匯聚后，在另外一側(cè)又重新在一點(diǎn)匯聚，然后分別測(cè)量得到激光發(fā)出點(diǎn)以及匯聚點(diǎn) 與透鏡的距離，并將其分別作為物距和像距，帶入物距像距與焦距關(guān)系的公式計(jì)算得到透 鏡的焦距。其中，兩束激光在透鏡另一側(cè)的匯聚點(diǎn)與透鏡的距離，是通過(guò)移動(dòng)光路上的白 板，當(dāng)目測(cè)兩個(gè)激光光斑重合為一點(diǎn)時(shí)，測(cè)量白板與透鏡的相對(duì)位置得到的。
上述測(cè)量透鏡焦距的方法存在的缺點(diǎn)是物距和像距均不容易準(zhǔn)確測(cè)量得到。首 先，很難確定固定兩個(gè)激光器的光具座的位置就是兩束激光光線的反向延長(zhǎng)交點(diǎn)，所以物 距的測(cè)量是不準(zhǔn)確的；另外，激光在白板上的光斑是很大的一片，很難判斷兩束激光是否照 射在白板的同一點(diǎn)上，導(dǎo)致像距的測(cè)量十分不準(zhǔn)確。所以，依據(jù)上述技術(shù)方案得到的物距和 像距計(jì)算得到的透鏡焦距存在很大的誤差。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)中的透鏡焦距的測(cè)量存在較大誤差的技術(shù)問(wèn)題，提供一種 簡(jiǎn)單方便，結(jié)果準(zhǔn)確的，透鏡焦距的測(cè)量方法。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下
—種凸透鏡焦距的測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟
步驟1:依次設(shè)置激光器、孔屏、凸透鏡、平面鏡，調(diào)節(jié)共軸，所述激光器發(fā)出的激 光可以穿過(guò)所述孔屏上的小孔；
步驟i1:調(diào)整凸透鏡的豎直位置，使其離軸一段距離；
步驟ii1:調(diào)整平面鏡的位置，使從孔屏的小孔中射出的激光經(jīng)凸透鏡折射后再 經(jīng)所述平面鏡反射，光線再次經(jīng)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(jì)算得到凸透鏡的焦距。
在上述技術(shù)方案中，步驟iv中，孔屏與凸透鏡之間的距離大于平面鏡與凸透鏡之 間的距離。
在上述技術(shù)方案中，所述激光器、孔屏、凸透鏡和平面鏡均設(shè)置在光導(dǎo)軌上。
在上述技術(shù)方案中，所述步驟iii具體包括
首先，使凸透鏡橫向移動(dòng)離軸，光線經(jīng)凸透鏡折射后由位于其后的平面鏡反射，光 線再次經(jīng)凸透鏡回到孔屏上；
然后，通過(guò)調(diào)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(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明的凸透鏡焦距的測(cè)量方法，利用一個(gè)激光器射出的光線和平面鏡反射回的 光線形成一個(gè)光的回路，孔屏上小孔與平面鏡上的光點(diǎn)可視為等效的物、像。光線在孔屏和 平面鏡上均為一個(gè)確定相交的點(diǎn)，光線由小孔射入射出，不會(huì)在孔屏上形成大面積的光斑， 十分便于觀測(cè)，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(zhǔn)確，進(jìn)而 使得計(jì)算得到的凸透鏡的焦距的結(jié)果十分的準(zhǔn)確。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖1為本發(fā)明的凸透鏡焦距的測(cè)量方法一種具體實(shí)施方式
的凸透鏡焦距f測(cè)量光 路不意圖中的附圖標(biāo)記表示為
1-孔屏；2_凸透鏡；3_平面鏡。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的發(fā)明思想為利用一個(gè)激光器射出的光線和平面鏡反射回的光線形成一 個(gè)光的回路，孔屏上小孔與平面鏡上的光點(diǎn)可視為等效的物、像。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做以詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明的凸透鏡焦距的測(cè)量方法，包括以下步驟
1、在光導(dǎo)軌放置激光器、孔屏1、凸透鏡2、平面鏡3，調(diào)節(jié)共軸；所述激光器發(fā)出的 激光可以穿過(guò)所述孔屏I上的小孔。
2、微調(diào)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、觀察方便基礎(chǔ)上，注意離軸距離大小適當(dāng)，使其滿足近軸成 像條件。
3、使從孔屏I的小孔中射出的激光經(jīng)凸透鏡2折射后再經(jīng)平面鏡3反射，光線再 次經(jīng)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(shuō)，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(dòng)離軸 (圖1中虛線所示的光軸)，光線經(jīng)凸透鏡2折射后由位于其后的平面鏡3反射，光線再次經(jīng) 凸透鏡2回到孔屏I上，通過(guò)調(diào)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(cè)量準(zhǔn)確性要求，實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí)采用孔屏I和凸透鏡2位置固定，只調(diào)整 平面鏡3的位置。
4、從光導(dǎo)軌的標(biāo)尺上讀出孔屏I位置、凸透鏡2位置和平面鏡3位置，記錄于表I。
本發(fā)明的凸透鏡焦距的測(cè)量方法，孔屏I上小孔與平面鏡3上的光點(diǎn)可視為等效的物、像。利用凸透鏡成像公式
權(quán)利要求
1.一種凸透鏡焦距的測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1:依次設(shè)置激光器、孔屏(I)、凸透鏡(2 )、平面鏡(3 )，調(diào)節(jié)共軸，所述激光器發(fā)出的激光可以穿過(guò)所述孔屏(I)上的小孔；步驟i1:調(diào)整凸透鏡(2)的豎直位置，使其離軸一段距離；步驟ii1:調(diào)整平面鏡(3)的位置，使從孔屏(I)的小孔中射出的激光經(jīng)凸透鏡(2)折射后再經(jīng)所述平面鏡(3)反射，光線再次經(jīng)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(jì)算得到凸透鏡(2)的焦距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其特征在于，步驟iv中，孔屏(I)與凸透鏡(2)之間的距離大于平面鏡(3)與凸透鏡(2)之間的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其特征在于，所述激光器、孔屏(I)、凸透鏡(2)和平面鏡(3)均設(shè)置在光導(dǎo)軌上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟iii具體包括 首先，使凸透鏡(2)橫向移動(dòng)離軸，光線經(jīng)凸透鏡(2)折射后由位于其后的平面鏡(3)反射，光線再次經(jīng)凸透鏡(2)回到孔屏(I)上；然后，通過(guò)調(diào)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(fā)明涉及一種凸透鏡焦距的測(cè)量方法，包括以下步驟依次設(shè)置激光器、孔屏、凸透鏡、平面鏡，調(diào)節(jié)共軸，所述激光器發(fā)出的激光可以穿過(guò)所述孔屏上的小孔；調(diào)整凸透鏡的豎直位置，使其離軸一段距離；調(diào)整平面鏡的位置，使從孔屏的小孔中射出的激光經(jīng)透鏡折射后再經(jīng)所述平面鏡反射，光線再次經(jīng)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(jì)算得到凸透鏡的焦距。本發(fā)明的凸透鏡焦距的測(cè)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(zhǔn)確，進(jìn)而使得計(jì)算得到的凸透鏡的焦距的結(jié)果十分的準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)G01M11/02GK102998096SQ20121054847
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者韓力, 劉鐵成, 劉春杰 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)