1/6实验4光具组基点的测定有两个或两个以上的共轴薄透镜组合而成的光学系统（共轴球面系统），称为光具组．最后成像的位置及像的大小可以利用作图法逐步求出，也可用薄透镜成像的高斯公式逐步计算出．但是，最简捷的方法通常是将光具组作为一个光学元件，不论光具组透镜焦距及透镜间的距离为何值，在表征系统成像的性质时，只需给出六个特别点，利用一次成像的高斯公式就可以得到所成像的位置及放大率．这六个点，统称为光具组的基点．·实验目的1.了解测节器的构造及工作原理；2.加强对光具组基点性质的认识；3.掌握光具组基点与焦距测定的方法．·实验仪器光具座，测节器，薄透镜（4片），物屏，光源，准直透镜，平面反射镜，白屏．测节器由一个可绕铅直轴'OO转动的水平滑槽R与待测光具组（由透镜L1、L2共轴用套筒链接）组成如图4-1所示，光具组可沿滑槽水平移动，并可由槽上的刻度尺读出转轴、L1、L2的位置．·实验原理一、光具组的基点和基面PRL1LSL2LO'O'PS图4-1光具组基点测定实物图2/61.主点和主面若将物体垂直于系统的光轴，放置在物方主点H处，则必成一个与物体同样大小的正立的像于像方主点H'处，即主点是横向放大率β＝＋１的一对共轭点．过主点垂直于光轴的平面，分别称为物方和像方主面，如图4-2中的MH和M'H'．2.节点节点是角放大率γ=+1的一对共轭点．入射光线（或其延长线）通过物方节点N时，出射光光线（或其延长线）必通过像方节点N'，并与N的入射光线平行（如图4-1）．当共轴球面系统处于同一介质中时，两主点分别与两节点重合．3.焦点、焦面平行于系统主轴的平行光束，经系统折射后与主轴的交点F称为像方焦点；过F垂直于主轴的平面称为像方焦面．像方主点H＇到像方焦点F的距离，称为系统的像方焦距f．此外，还有物方焦点F及焦面和焦距f．综上所述，薄透镜的两主点与透镜的光心重合，而共轴球面系统两主点的位置，将随各组合透镜或折射面的焦距和系统的空间特性而异．下面以两个薄透镜组合为例进行讨论．设两薄透镜的像方焦距分别为f1＇和f2＇，两透镜之间距离为d，则透镜组的像方焦距f可由下式求出：dfffff'2'1'2'1'（4-1）光具组物方焦距与像方焦距大小相等，两主点位置为：dffdfp'2'1'2'dffdfp'2'1'1（4-2）M'M'H'NNHF'Fi'iQ0SPp图4-2理想光具组成像图3/6p是第二透镜光心到像方主点的距离，p是从第一透镜光心到物方主点的距离．可以证明，对于凸透镜组成的光具组，当'2'1ffd时，有dpp（4-3）二、用测节器测定光具组的基点设有一束平行光入射于由两片薄透镜组成的光具组，光具组与平行光束共轴，光线通过光具组后，会聚于白屏上的Q点，此Q点为光具组的像方焦点F．若以垂直于平行光的某一方向为轴，将光具组转动一小角度，可有如下两种情况：1.转轴恰好通过光具组的像方节点'N因为入射物方节点N的光线必从像方节点'N射出，而且出射光平行于入射光．现在'N未动，入射角光束方向未变，所以通过光具组的光束，仍然会聚于焦平面上的Q点，如图4-3(a)所示．但是，这时光具组的像方焦点F已离开Q点，严格地讲，旋转后像的清晰度稍差．2.转轴未通过光具组的像方节点'N由于像方节点'N未在转轴上，所以光具组转动后，'N出现移动，但经'N的出射光仍然平行于入射光，所以由'N出射的光线和前一情况相比将出现平移，光束的会聚点将从Q移到'Q，如图4-3(b)所示．综合上述两种情况来判断光具组节点的位置．·实验内容与步骤一、共轴粗调按图4-4所示，将光源、物屏、准直透镜、光具组、像屏从左至右依次置于'FMO'pQ'N'MN'QMO'pQ'N'MN)(a)(b图4-3转动光具组像位置的变化4/6光具座上，将所有元件靠拢，目测，使所有元件的中心大致在同一条直线上，并与光具座平行．注意，眼睛要与各元件在同一水平线上．二、用自准直法获取平行光打开光源，将平面镜置于准直透镜与光具组之间，调节透镜的位置，使其出射光为平行光（原理及方法见薄透镜焦距的测定），调好后取下平面镜，物屏与准直透镜的位置均不得移动．三、光具组基点位置的测定1.取焦距为60mm和75mm的两块透镜、长为210mm的镜筒，组成光具组置于测节器的滑槽上，利用公式（4-1）和（4-2），计算出像方焦距f（像方主点到像方焦点的距...
