测微目镜_范文大全网

范文一：测微目镜

１）MCU -15型测微目镜的技术指标

测微精度＜0.01毫米

1. 复合镜2. 玻璃板(分划尺)

5. 读数鼓轮6. 防尘玻璃3. 分度板4. 传动测微旋7. 接头装置

图4—0—5 图4—0—6

测微鼓轮的分度值 0.01毫米

测量范围 0～8毫米

２）MCU -15型测微目镜的外型和构造

如图4－0－5和5－0－6所示。

测微目镜可装配在各种显微镜上和准直管上（或其它类似仪器上）使用。

打开目镜本体匣，可以看到测微目镜的内部结构如图4－0－7所示。

３）读数方法

毫米刻度的分划尺如图4－0－8的a 所示，它被固定在目镜的物方焦面上，在分划板上刻有竖直双线和十字叉丝，见图4－0－8的b ，分划尺和分划板之间仅有0.1毫米的空隙，因此，若在目镜中观察，就可看到如图4－0－8中c 所示的图案。分划板的框架1通过弹簧4与测微螺旋的丝杆5相连，当测微螺旋（与读数鼓轮相连）6转动时，丝杆就推动分划板的框架在导轨3内移动，这时目镜中的竖直双线和十字叉丝将沿垂直于目镜光轴的平面横向移动。读数鼓轮每转动一圈，竖线和十字叉丝就移动1毫米。由于股轮上的周边叉丝分成100小格，因此，鼓轮每转过一小格，叉丝就移动0.01毫米。测微目镜十字叉丝中心移动的距离，可从分划尺上的数值加上读数鼓轮的读数得到。

（２）使用测微目镜时应注意

１）读数鼓轮每转一周，叉丝移动距离等于螺距，由于测微目镜的种类繁多，精度不一，因此使用时，首先要确定分度值。

２）使用时先调节目镜，使测量准线（叉丝）在视场中清晰可见，再调节物像，使之与

1. 分划板框架2. 分划板3. 导轨4. 弹簧5. 丝杆6. 读数鼓轮7. 不动轮8. 刻度尺

图4—0—

测量准线无视差地对准后, 方可进行测量。测量时，必须测量准线的移动方向和被测量的两点之间连线的方向相平行，否则实测值将不等于待测值。

３）由于分划板的移动是靠测微螺旋丝推动，但螺旋和螺套之间不可能完全密合，存有

(a ) 图4—0—

8 (

c )

间隙。如果螺旋转动方向发生改变，则必须转过这个间隙后，叉丝才能重新跟着螺旋移动，因此，当测微目镜沿相反方向对准同一测量目标时，两次读数将不同，由此而产生了测量回程误差。为了防止回程误差，每次测量时，螺旋应沿同一方向旋转，不要中途反向，若旋过了头，必须退回一圈，再从原方向推进、对准目标、进行重测。

４）旋转测微螺旋时，动作要平稳、缓慢，如已到达一端，则不能再强行旋转，否则会损坏螺旋。

５）如果测量平面和测微目镜支架的中心面不重合，其间距离在有关计算时，应作相应的修正。

范文二：测微目镜与显微镜

测微目镜

测微目镜是带测微装置的目镜，可作为测微显微镜和测微望远镜等仪器的部件，在光学实验中有时也作为一个测长仪器独立使用（例如测量非定域干涉条纹的间距）。图２．４—４是一种常见的丝杠式测微目镜的结构剖面图。鼓轮转动时通过传动螺旋推动叉丝玻片移动；鼓轮反转时，叉丝玻片因受弹簧恢复力作用而反向移动。有１００个分格的鼓轮每转一周，叉丝移动１ｍｍ，所以鼓轮上的最小刻度为１／１００ｍｍ。图２．４—５表示通过目镜看到的固定分划板上的毫米尺、可移动分划板上的叉丝与竖丝。

图２．４—４测微目镜

１—复合目镜；２—固定的毫米刻度玻片；３—可动的叉丝玻片；４—传动螺旋；

５—鼓轮；６—防尘玻璃

图２．４—５测微目镜视场内的标尺和叉丝

测微目镜的结构很精密，使用时应注意：虽然分划板刻尺是０～８ｍｍ，但一般测量应尽量在１ｍｍ～７ｍｍ范围内进行，竖丝或叉丝交点不许越出毫米尺刻线之外，这是为保护测微装置的准确度所必须遵守的规则。

３）移测显微镜

移测显微镜是利用螺旋测微器控制镜筒（或工作台）移动的一种测量显微镜。此外，也有移动分划板进行测量的机型。显微镜由物镜、分划板和目镜组成光学显微系统。位于物镜焦点前的物体经物镜成放大倒立实像于目镜焦点附近并与分划板的刻线在同一平面上。目镜的作用如同放大镜，人眼通过它观察放大后的虚像。为精确测量小目标，有的移测显微镜配备测微目镜，取代普通目镜。

图２．４—６移测显微镜

１—目镜；２—物镜；３—底座；４—测微鼓轮；５—调焦手轮

图２．４—６中的镜筒移动式移测显微镜可分为测量架和底座两大部分。在测量架上装有显微镜筒和螺旋测微装置。显微镜的目镜用锁紧圈和锁紧螺钉固紧于镜筒内。物镜用螺纹与镜筒连接。整体的镜筒可用调焦手轮对物调焦。旋转测微鼓轮，镜筒能够沿导轨横向移动，测微鼓轮每旋转一周，显微镜筒移动１ｍｍ，镜筒的移动量从附在导轨上的５０ｍｍ直尺上读出整毫米数，小数部分从测微鼓轮上读。测微鼓轮圆周均分为１００个刻度，所以测微鼓轮每转一格，显微镜移动０.０１ｍｍ。测量架的横杆插入立柱的十字孔中，立柱可在底座内转动和升降，用旋手固紧。

为了保证应有的测量精度，移测显微镜最好在室温（２０±３）℃条件下使用。使用前先调整目镜，对分划板（叉丝）聚焦清晰后，再转动调焦手轮，同时从目镜观察，使被观测物成像清晰，无视差。为了测量准确，必须使待测长度与

显微镜筒移动方向平行。还要注意，应使镜筒单向移动到起止点读数，以避免由于螺旋空回产生的误差。

范文三：分光计和测微目镜综合应用探究

分光计和测微目镜综合应用探究

张译

淮北师范大学物理与电子信息学院淮北235000

摘要本文首先介绍了分光计和测微目镜的基本原理，然后对利用超声光栅测量液体中的声速、利用分光计做双棱镜干涉实验、借助光栅测量分光计望远镜物镜焦距、利用分光计测量狭缝宽度这四个实验的基本原理进行了介绍与分析，深入探究了分光计和测微目镜结合的可行性。最后进行了总结，分光计和测微目镜结合开拓了一个新的综合性的实验项目，一方面对于以后学生对仪器的使用熟练程度得到了加强，另一方面对学生的开放性思维也起到一个很好的引导效果，这对于光学实验教学的改革也可以有较大的帮助。

关键词分光计；测微目镜；综合创新

The Research of Comprehensive Applications of

Spectrometer and Micrometer Eyepiece

Zhang yi

School of Physics and Electronic Information, Huaibei Normal University, Anhui Huaibei,

235000

Abstract This paper firstly introduces the basic principle of spectrometer and micrometer eyepiece，then introduces and analyzes the theory of four experiments: using the ultrasonic grating to measure the speed of liquid,using the spectrometer to do double prism interference experiment,using the grating to measure spectrometer telescope focal length, and using the spectrometer to measure the slit width. This theory explores the feasibility of the combination of micro spectrometer and the measuring eyepiece. Finally,the conclusion is made that the combination develops a comprehensive new experimental project. On the one hand, it strengthens the students’proficiency in using instruments, on the other hand, it is also a good example to guide the students to think openly. It is also of great help on the optical experimental teaching reform.

Keywords Spectrometer ; Micrometer eyepiece; Comprehensive innovation

1 引言 .......................................... 1

2 分光计和测微目镜原理简介 ...................... 1

2.1 分光计原理简介 ............................ 1

2.2 测微目镜原理简介........................... 3

3 分光计和测微目镜综合应用实验项目............... 4

3.1 利用超声光栅测液体中的声速 . ................ 4

3.2 在分光计上做双棱镜干涉实验 . ................ 6

3.3 利用分光计测狭缝的宽度 . .................... 7

3.4 借助光栅测分光计望远镜物镜焦距 . ............ 9

4总结 .......................................... 10

参考文献 ....................................... 11

致谢 ........................................... 11

1 引言

目前高校对学生实验愈发重视，实验也从验证性逐步发展到综合性及设计性实验。同时社会也亟需动手能力强，有思考能力的学生，对学生的动手能力、解决问题能力、创新能力要求较高。这就要求高校对设计性实验必须给予一定的重视并开放，需要实验具有开放性、选择性、设计性，使学生在实验的过程之中产生启示、提高能力、拥有属于自己的创新精神，同时一些期刊已经刊登了一些有关学生实验创新的论文[1]-[3]。

分光计是一种精密测量角度的光学实验仪器，测微目镜是一种可以放大物像并且测量距离的一种测量仪器，就目前情况来看，分光计和测微目镜在其各自的测量领域已经得到了充分的运用，比如利用分光计测量三棱镜的顶角和最小偏向角等实验项目，测微目镜同时也诸多运用到光学测量之中，但是分光计和测微目镜结合的实验测量应用却寥寥无几。如果可以把分光计和测微目镜结合的实验进行组合创新，这样分光计和测微目镜两个实验仪器都可以得到更加充分的应用。那么对打破了传统的实验器材的应用范围和对于以后学生的创新能力与动手能力的培养提供了一个新的方向都具有很大的积极意义。

2 分光计和测微目镜原理简介

2.1分光计原理简介

分光计的型号很多，但结构基本相同，主要有自准直望远镜、平行光管、载物台、刻度盘和游标盘等部分组成。分光计的下部是个三角底座，中央有一个中心轴，望远镜、载物台和读数圆盘可绕中心轴转动。其主要构造如图1所示。

（一）自准直望远镜

望远镜使用来观察平行光的。分光计采用的是自准直望远镜。它是有三部分组成，分别是目镜，叉丝分划板和物镜，分别装在不同的三个套筒之中，这三个套筒的直径各不相同，彼此可以通过滑动来调节焦距，如图2所示，装有一块圆

形叉丝，装有一块45全反射小棱镜是在分划板的下方紧贴着，刻有一个“＋”形透光叉丝是存在于在与分划板相贴的小棱镜的指教面上。这个叉丝（物）的像我们会在望远镜看到，处装小灯的小孔是在叉丝套筒上正对着小棱镜的另一个直角面上面的，小灯所发出的光由小孔被小棱镜全反射后，照亮分划板的方向是沿望远镜光轴方向的，有利于我们的调节和观测[4]。

图1 分光仪结构图

（二）平行光管

在分光计上我们称产生平行光的部件是平行光管，其构造如图3所示。在管的一端装有一个消色差的透镜，另一端有一个宽度可调的狭缝，狭缝装在一个可伸缩的套筒的一段。伸缩套筒可把狭缝调到透镜的焦平面上，当平行光管外有光

照亮狭缝时，通过狭缝德光经过透镜后就成为了平行光。

（三）载物台

载物台是一圆形平台，套装在游标盘上，可以绕中心轴转动，用来放置光学元件，如光栅、棱镜等。平台之下有用来调节平台的螺钉。

（四）读数装置

读书圆盘由360°刻度盘和游标盘两部分组成，如图4所示，测量时，使望远镜带动刻度盘一起绕分光计的中心轴转动，而将游标盘锁定，保持游标盘上的游标位置不动。刻度盘上的29个分度小哥对应于弯游标上的30个分度小格，刻度盘上最小的分度是30′，因此，午安游标的最小分度是1′。读书方法是根据弯游标的零刻度线所在的位置，读出刻度盘上的值，在独处弯游标上与刻度盘恰好对齐的刻线的值，两者相加即为所测角度的读数值。

图3 平行光管结构图

图4 刻度盘和游标盘示意图

2.2测微目镜的原理简介

（一）结构

所谓的测微目镜就是指有测量微小距离作用的目镜，它主要由目镜、可移动的分划板、读数鼓轮等组成。目镜把叉丝和被观测的像同时放大，不同的放大倍数其测量精确度不同，但是对测量数据不会产生影响，转动鼓轮，就可以左右移动叉丝分划板。它的位置可以在外面直接读出。

（二）读数方法

测微目镜的读数过程和千分尺很相似。在固定套管上我们可以直接读出毫米单位以上的数值；但是毫米以下的数值我们就只能通过鼓轮来进行读取。当叉丝的移动距离为1毫米时，那么读数鼓轮就旋转一周，在鼓轮的圆周上有100个等分的分格，所以每一格所对应的数值就是为0.01毫米，然后在最后还应有一位估读的数字。

3 分光计与测微目镜综合应用的实验项目

3.1 利用超声光栅测液体中的声速

我们称的超声光栅就是被超声波衍射的介质之中有光在其中传播的现象。超声波在液体中的传播史是一种纵波，让介质分子产生周期性地变化是由于超声波的作用，从而进一步导致了产生相应的变化，这种变化是周期性的并且产生的是一种疏密波。在这个时候如果垂直于超声波传播的方向上有一束单色的平行光通过这中具有疏密性质的液体时，就会产生衍射现象，这是一种类似光栅效果的作用，所以我们将其称为超声光栅。

沿如果在垂直于超声波传播的方向上有一束单色平行光λ通过之前所说的

液体的时候，由于周期性的折射率的变化使的光波的波表面产生了与之相互对应的位相差，在经过经透镜的聚焦作用使之出现相应的衍射条纹。我们会发现这种出现衍射条纹的现象与平行光经过光栅之后所产生的情形非常相似。这之中最主要的原因是因为超声波的波长很短，只要满足液体槽的宽度能够保证平面波的正常传播，那么槽中的液体在此时的作用就类似于一个衍射光栅[5]。

当发生衍射之时我们所需要的是满足光喇曼-奈斯衍射条件： 2πλl /Λ2<>

Λsin ?k =k λ （k=0,1,2,3??）

在调好的分光计上，我们放上液体槽，那么我们就会发现经单色光源和平行光管就组成了这个实验的平行光系统，如图7所示：

当一束平行光垂直通过装有超声波发生装置的液槽，在穿过玻璃槽的之后，我们用自准直望远镜中的物镜L 2和测微目镜组成测微望远系统来进行观测如果我们让超声波发生装置来发出稳定的驻波，那么我们从测微目镜之中就会观察到类似于光栅衍射的衍射光谱，由图7可知，当

sin ?k =l k f

在上式之中l k 是衍射光谱零级到k 级之间的距离；f 为物镜L 2的焦距，所以我们

?k 很小时，有

可以得到超声声波的波长

Λ=k λs i n ?k =k λf

超声波在液体中的传播速度

v =Λν=λf ν?l k

在上式之中中的ν我们可以理解为是超声波发生器所产生的共振频率，?l k 为同一色光栅衍射条纹间距。

在本实验中我们需要利用测微目镜来测量由超声光栅所产生的衍射条纹，所以在理论上，分光计和测微目镜是可以测量液体中声速的。 l k

3.2在分光计上做双棱镜干涉实验

大学物理实验的光学部分其中有一个实验是菲涅尔双棱镜干涉测光波波长的实验，其所主要调节的仪器就是光具座，这个实验原理虽然比较简洁明了，但是如果在光具座上进行就会遇到诸多难题，此时我们为了规避这么多的问题，我们可以选择将本实验放在分光计上来进行，不仅可以结合测微目镜一起使用，同时也方便调节。其实验原理具体如下[6]：

从准直管发出的平行光束射向双棱镜时将折射成为如图七所示的2束相干平行光，在叠加区域内会产生干涉条纹[7]，其条纹间距为[8]：

?X =

当θ1和θ2很小时，

?X =λs i n θ1+s i n θ2 λ

θ1+θ2

因此我们只要测出干涉条纹间距?X 以及折射后的2束平行光之间的夹角θ+θ12，就可以计算出所测光波的波长，即

λ=?X (θ1+θ2)

本实验借助分光计和测微目镜进行双棱镜干涉实验，即使二者实验仪器有机的结合。同时也使得做双棱镜干涉实验步骤以及误差相对减少。在这个实验中，

我们主要做的就是将分光计上的高斯目镜替换成测微目镜，我们在测微目镜的实验中就会观察到干涉条纹，然后我们进行读数，只有这样，我们才能根据条纹间距来推算出光波波长。

图9 测条纹3.3利用分光计测量未知狭缝的宽度

在开放的公共的大学物理实验中有测量光栅常数这一实验，既然利用分光计可以测得光栅常数d ，那么光栅的缝宽也可以得到。而光栅又是由多个狭缝组而成，则一个单独的狭缝也可以用分光计测得。理论如下：

在光栅测量中有这一公式

由此公式我们可以跟据其他量来求最后一个未知量，则根据拓展，一束平行光通过狭缝后会有

我们已知平行光通过狭缝会发生干涉则

为明条纹的公式；则就为暗条纹的公式。

在实际观察中明条纹不容易测量，而暗条纹容易测量，则我们选用

为计算公式。

如图九所示我们设狭缝宽度为A. 当α很小时，在计算上我们可以认为

在一级暗纹处我们有

在二级暗纹处我们有

联立以上两式并总结可得

由上式得

在上式之中光波波长与望远镜的焦距我们均可以查阅参考工具就可以得知，在这里需要测量的是暗纹之间的间距，则此时我们可以利用测微目镜来进行测

量，那么此实验就是一种分光计和测微目镜结合的实验的一种。

3.4 借助光栅测量分光计望远镜物镜焦距

根据夫琅和费衍射理论，由光栅所产生亮条纹的条件为：

d s i n ?=k λ k =0, ±1, ±2??

我们将上式称之为光栅方程，光栅常数是上式之中的d ，光波波长是上式之中的λ，k 为亮纹级数，那么?就是k 级亮条纹所对应的的衍射角。如果光源不是单色光，那么一级谱线所对应的就有不同波长，那么也就会有不同的衍射角有φ，最后我们会在一级谱线的不同地方观察到所形成彩色谱线。

如果我们用汞灯发出一束平行光透过光栅我们会在一级处观察到橙色、黄色、绿色、蓝色等几束光，则我们可以根据不同的光对应的波长和角度不同可以测量出望远镜的焦距，原理如下：

我们已经知道光栅方程为

d s i n ?=k λ k =0, ±1, ±2??

当?很小时我们可以近似认为

s i n ?≈t a ?n

如图10所示，我们设望远镜焦距为L ，第一条亮纹与零级之间的距离为x 1

此时对应的角度为

?，第二条亮纹与零级之间的距离为x ，此时对应的角度为

，此时我们有

n = t a ?

光栅方程经过转化与近似可得

?=t a n ?= s i n

k λ

联立以上各式那么我们就能得出望远镜焦距的计算公式

L =

(2-1) d

-1

在上式之中d 为光栅常数，λ1和λ2分别是x 1与x 2位置所对应的光波波长，此时我们需要利用测微目镜来测量两个光束之间的距离差，并且在测量时这两束光应处以同一视野内，才可以进行实验测算。

从此实验理论中可以看到，这个实验不仅仅可以结合测微目镜和分光计综合使用，同时也使用到之前光栅测量的一些基本原理，这是一举多得。

4 总结

结合以上四个实验的基本原理，我们可以看到分光计和测微目镜相结合的可行性，这四个实验的实验过程，不仅有对之前所学习的实验知识点的复习与巩固，同时将分光计和测微目镜进行有机的结合，开拓了另一个新的实验仪器结合的项目，一方面这对于以后学生对仪器的使用熟练程度得到了加强，另一方面同时对学生的开放性思维也起到一个很好的引导效果，这对于以后培养创新型人才、实

验性人才、动手型人才也起到了很大的推动作用。

通过这四个实验，可以使得实验的开设向更具科学化、现代化、规范化发展，他提高了学生的学习兴趣，激发了学生的创新欲望和培养了学生的创新能力，它在提高高校学生素质教育具有很大意义。

参考文献

[1]黄仁忠，王爱星。应当如何验证椭圆偏振光[J].大学物理，2002.21(9):42-43 [2]孟继柯，等. 利用CCD 测量单缝衍射光强分布[J].太原重型机械学院，2003，（3）：205-208.

[3]董太原, 刘建生, 张赣源。光的衍射实验的计算机仿真模拟[J].赣南师范学院学报，2004,25(6):82-83.

[4]袁广宇、**权等. 大学物理实验. 一级.[M]中国科学技术大学出版社，2009. [5]袁广宇、**权等. 大学物理实验. 二级三级.[M]中国科学技术大学出版社，2009:242-244.

[6]从守民，袁广宇，杨保华. 在分光计上做双棱镜干涉实验.[J]物理实验，2008,28（12）.

[7]赵凯华. 光学[M].北京：北京大学出版社，1982.

[8]钟锡华. 光学题解指导[M].北京：电子工业出版社，1983.

致谢

历时三个月终于完成这篇论文，虽然中间遇到了许多的阻碍和困难，但是在老师和同学帮助下一一克服，其中，尤其要感谢我的论文指导老师从守民老师。从选题、搜集材料、开题、成稿、论文的修改到最终定稿的全过程都离不开从守民老师的悉心指导，并提出了宝贵的修改意见，不厌其烦的帮助我进行论文的修改。为了指导我顺利完成毕业论文，从守民老师放弃了自己大量的休息时间，在此我向从守民老师表示衷心的感谢！同时也非常感谢在论文完成过程中给予我帮助和指导的同学！最后祝愿各位老师和同学一切顺利，万事如意。

范文四：分光计和测微目镜综合应用探究

淮北师范大学2014届学士毕业论文分光计和测微目镜综合应用探究

分光计和测微目镜综合应用探究

张译

淮北师范大学物理与电子信息学院淮北235000

关键词分光计;测微目镜;综合创新

淮北师范大学2014届学士毕业论文分光计和测微目镜综合应用探究

The Research of Comprehensive Applications of

Spectrometer and Micrometer Eyepiece

Zhang yi

School of Physics and Electronic Information, Huaibei Normal University, Anhui Huaibei,

235000

to guide the students to think openly. It is also of great help on the optical experimental teaching reform.

Keywords Spectrometer ; Micrometer eyepiece; Comprehensive innovation

淮北师范大学2014届学士毕业论文分光计和测微目镜综合应用探究

1 引言 .......................................... 1 2 分光计和测微目镜原理简介 ...................... 1

2.1 分光计原理简介 ............................ 1

2.2 测微目镜原理简介........................... 3 3 分光计和测微目镜综合应用实验项目............... 4

3.1 利用超声光栅测液体中的声速 ................. 4

3.2 在分光计上做双棱镜干涉实验 ................. 6

3.3 利用分光计测狭缝的宽度 ..................... 7

3.4 借助光栅测分光计望远镜物镜焦距 ............. 9

4总结 .......................................... 10 参考文献 ....................................... 11 致谢 ........................................... 11

III

淮北师范大学2014届学士毕业论文分光计和测微目镜综合应用探究

1 引言

[1]-[3]有关学生实验创新的论文。

2 分光计和测微目镜原理简介

2.1分光计原理简介

(一)自准直望远镜

淮北师范大学2014届学士毕业论文分光计和测微目镜综合应用探究形分划板的是中间的那一个套筒，其版面刻有“ ” 形叉丝，装有一块45全反射小棱镜是在分划板的下方紧贴着，刻有一个“，”形透光叉丝是存在于在与分划板相贴的小棱镜的指教面上。这个叉丝(物)的像我们会在望远镜看到，处装小灯的小孔是在叉丝套筒上正对着小棱镜的另一个直角面上面的，小灯所发出的光由小孔被小棱镜全反射后，照亮分划板的方向是沿望远镜光轴方向的，有利于

[4]我们的调节和观测。

图1 分光仪结构图

图2 自准望远镜结构

(二)平行光管

淮北师范大学2014届学士毕业论文分光计和测微目镜综合应用探究照亮狭缝时，通过狭缝德光经过透镜后就成为了平行光。

(三)载物台

载物台是一圆形平台，套装在游标盘上，可以绕中心轴转动，用来放置光学元件，如光栅、棱镜等。平台之下有用来调节平台的螺钉。

(四)读数装置

读书圆盘由360?刻度盘和游标盘两部分组成，如图4所示，测量时，使望远镜带动刻度盘一起绕分光计的中心轴转动，而将游标盘锁定，保持游标盘上的游标位置不动。刻度盘上的29个分度小哥对应于弯游标上的30个分度小格，刻度盘上最小的分度是30′，因此，午安游标的最小分度是1′。读书方法是根据弯游标的零刻度线所在的位置，读出刻度盘上的值，在独处弯游标上与刻度盘恰好对齐的刻线的值，两者相加即为所测角度的读数值。

图3 平行光管结构图

图4 刻度盘和游标盘示意图

2.2测微目镜的原理简介

(一)结构

淮北师范大学2014届学士毕业论文分光计和测微目镜综合应用探究

(二)读数方法

测微目镜的读数过程和千分尺很相似。在固定套管上我们可以直接读出毫米单位以上的数值;但是毫米以下的数值我们就只能通过鼓轮来进行读取。当叉丝的移动距离为1毫米时，那么读数鼓轮就旋转一周，在鼓轮的圆周上有100个等分的分格，所以每一格所对应的数值就是为0.01毫米，然后在最后还应有一位估读的数字。

0 1 2 3 4 5 67 8

1 0

图5 测微目镜视野观测

图6 测微目镜鼓轮观测

3 分光计与测微目镜综合应用的实验项目

3.1 利用超声光栅测液体中的声速

我们称的超声光栅就是被超声波衍射的介质之中有光在其中传播的现象。

超声波在液体中的传播史是一种纵波，让介质分子产生周期性地变化是由于超声波的作用，从而进一步导致了产生相应的变化，这种变化是周期性的并且产生的是一种疏密波。在这个时候如果垂直于超声波传播的方向上有一束单色的平行光通过这中具有疏密性质的液体时，就会产生衍射现象，这是一种类似光栅效果的作用，所以我们将其称为超声光栅。

沿如果在垂直于超声波传播的方向上有一束单色平行光λ通过之前所说的

淮北师范大学2014届学士毕业论文分光计和测微目镜综合应用探究液体的时候，由于周期性的折射率的变化使的光波的波表面产生了与之相互对应的位相差，在经过经透镜的聚焦作用使之出现相应的衍射条纹。我们会发现这种出现衍射条纹的现象与平行光经过光栅之后所产生的情形非常相似。这之中最主要的原因是因为超声波的波长很短，只要满足液体槽的宽度能够保证平面波的正

[5]常传播，那么槽中的液体在此时的作用就类似于一个衍射光栅。

2 当发生衍射之时我们所需要的是满足光喇曼-奈斯衍射条件:2,,l/,,1,结合这种与平面光栅衍射相似的衍射条件，我们可以得到下面的光栅方程:

(k=0,1,2,3??) ,sin,k,,k

在调好的分光计上，我们放上液体槽，那么我们就会发现经单色光源和平行光管就组成了这个实验的平行光系统，如图7所示:

PZT

图7 超声光栅声速仪衍射光路图

当一束平行光垂直通过装有超声波发生装置的液槽，在穿过玻璃槽的之后，我们用自准直望远镜中的物镜和测微目镜组成测微望远系统来进行观测如果L2

我们让超声波发生装置来发出稳定的驻波，那么我们从测微目镜之中就会观察到类似于光栅衍射的衍射光谱，由图7可知，当很小时，有 ,k

lk sin,,fk

在上式之中是衍射光谱零级到k级之间的距离;f为物镜的焦距，所以我们L2lk

淮北师范大学2014届学士毕业论文分光计和测微目镜综合应用探究可以得到超声声波的波长

,,k,sin,k,f,lkk

超声波在液体中的传播速度

fv,,,,,,,lk

,我们可以理解为是超声波发生器所产生的共振频率，为同在上式之中中的,lk一色光栅衍射条纹间距。

在本实验中我们需要利用测微目镜来测量由超声光栅所产生的衍射条纹，所以在理论上，分光计和测微目镜是可以测量液体中声速的。

3.2在分光计上做双棱镜干涉实验

大学物理实验的光学部分其中有一个实验是菲涅尔双棱镜干涉测光波波长的实验，其所主要调节的仪器就是光具座，这个实验原理虽然比较简洁明了，但是如果在光具座上进行就会遇到诸多难题，此时我们为了规避这么多的问题，我们可以选择将本实验放在分光计上来进行，不仅可以结合测微目镜一起使用，同

[6]时也方便调节。其实验原理具体如下:

从准直管发出的平行光束射向双棱镜时将折射成为如图七所示的2束相干

[7][8]平行光，在叠加区域内会产生干涉条纹，其条纹间距为:

,,X, sin，sin,,12

当和很小时， ,,12

, ,X,，,,12

,X因此我们只要测出干涉条纹间距以及折射后的2束平行光之间的夹角

，，就可以计算出所测光波的波长，即 ,,12

, ,,X(，),,12

淮北师范大学2014届学士毕业论文分光计和测微目镜综合应用探究

我们主要做的就是将分光计上的高斯目镜替换成测微目镜，我们在测微目镜的实

验中就会观察到干涉条纹，然后我们进行读数，只有这样，我们才能根据条纹间

距来推算出光波波长。

图9 测条纹

图8 2束平行光的干间距

涉原理图

3.3利用分光计测量未知狭缝的宽度

在开放的公共的大学物理实验中有测量光栅常数这一实验，既然利用分光计

可以测得光栅常数d，那么光栅的缝宽也可以得到。而光栅又是由多个狭缝组而

成，则一个单独的狭缝也可以用分光计测得。理论如下:

在光栅测量中有这一公式

由此公式我们可以跟据其他量来求最后一个未知量，则根据拓展，一束平行

光通过狭缝后会有

我们已知平行光通过狭缝会发生干涉则

Aksin=,,

dksin,,,

Asin,,

()k，

淮北师范大学2014届学士毕业论文分光计和测微目镜综合应用探究

为明条纹的公式;则

就为暗条纹的公式。

在实际观察中明条纹不容易测量，而暗条纹容易测量，则我们选用

为计算公式。

A Aksin=,,

图10 用分光计测未知狭缝的宽度光路图

如图九所示我们设狭缝宽度为A. 当α很小时，在计算上我们可以认为

在一级暗纹处我们有

在二级暗纹处我们有

,,,，Aksin()

联立以上两式并总结可得

由上式得

,,,，在上式之中光波波长与望远镜的焦距我们均可以查阅参考工具就可以得知，Aksin()

在这里需要测量的是暗纹之间的间距，则此时我们可以利用测微目镜来进行测

tan=sin,,

21mn,

A,，,tan

AL,,mn

,,,()Amn

,,2XX

淮北师范大学2014届学士毕业论文分光计和测微目镜综合应用探究量，那么此实验就是一种分光计和测微目镜结合的实验的一种。 3.4 借助光栅测量分光计望远镜物镜焦距

根据夫琅和费衍射理论，由光栅所产生亮条纹的条件为:

dsin,,k,k,0,,1,,2？？

我们将上式称之为光栅方程，光栅常数是上式之中的d，光波波长是上式之

,,中的，k为亮纹级数，那么就是k级亮条纹所对应的的衍射角。如果光源不是单色光，那么一级谱线所对应的就有不同波长，那么也就会有不同的衍射角有φ，最后我们会在一级谱线的不同地方观察到所形成彩色谱线。

如果我们用汞灯发出一束平行光透过光栅我们会在一级处观察到橙色、黄色、绿色、蓝色等几束光，则我们可以根据不同的光对应的波长和角度不同可以测量出望远镜的焦距，原理如下:

我们已经知道光栅方程为

dsin,,k,k,0,,1,,2？？

,当很小时我们可以近似认为

sin,,tan,

如图10所示，我们设望远镜焦距为L，第一条亮纹与零级之间的距离为x1此时对应的角度为，第二条亮纹与零级之间的距离为，此时对应的角度为,x21

，此时我们有 ,2

x1tan, ,1L

x2tan, ,2L

光栅方程经过转化与近似可得

k, sin,tan, ,,d

联立以上各式那么我们就能得出望远镜焦距的计算公式

淮北师范大学2014届学士毕业论文分光计和测微目镜综合应用探究

(,)dxx21 L, ,,,12

1(绿)

1(紫) X1Θ

X2 绿

Θ0级紫

-1(紫)

-1(绿) L光L

f 栅 1 2

光屏图11 测量方法几何图

在上式之中d为光栅常数，和分别是与位置所对应的光波波长，,,12xx12

此时我们需要利用测微目镜来测量两个光束之间的距离差，并且在测量时这两束光应处以同一视野内，才可以进行实验测算。

从此实验理论中可以看到，这个实验不仅仅可以结合测微目镜和分光计综合使用，同时也使用到之前光栅测量的一些基本原理，这是一举多得。

4 总结

淮北师范大学2014届学士毕业论文分光计和测微目镜综合应用探究验性人才、动手型人才也起到了很大的推动作用。

参考文献

[1]黄仁忠，王爱星。应当如何验证椭圆偏振光[J].大学物理，2002.21(9):42-43

[2]孟继柯，等.利用CCD测量单缝衍射光强分布[J].太原重型机械学院，2003，(3):205-208.

[3]董太原,刘建生,张赣源。光的衍射实验的计算机仿真模拟[J].赣南师范学院学报，2004,25(6):82-83.

[4]袁广宇、**权等.大学物理实验.一级.[M]中国科学技术大学出版社，2009. [5]袁广宇、**权等.大学物理实验.二级三级.[M]中国科学技术大学出版社，2009:242-244.

[6]从守民，袁广宇，杨保华.在分光计上做双棱镜干涉实验.[J]物理实验，2008,28(12).

[7]赵凯华.光学[M].北京:北京大学出版社，1982.

[8]钟锡华.光学题解指导[M].北京:电子工业出版社，1983.

致谢

历时三个月终于完成这篇论文，虽然中间遇到了许多的阻碍和困难，但是在老师和同学帮助下一一克服，其中，尤其要感谢我的论文指导老师从守民老师。从选题、搜集材料、开题、成稿、论文的修改到最终定稿的全过程都离不开从守民老师的悉心指导，并提出了宝贵的修改意见，不厌其烦的帮助我进行论文的修改。为了指导我顺利完成毕业论文，从守民老师放弃了自己大量的休息时间，在此我向从守民老师表示衷心的感谢～同时也非常感谢在论文完成过程中给予我帮助和指导的同学～最后祝愿各位老师和同学一切顺利，万事如意。

范文五：望远镜测微目镜及透镜焦距的测量

大学物理实验设计性实验报告

望远镜测微目镜及透镜焦距的测量

院系名称:

专业班级:

: 姓名

学号 :

望远镜测微目镜及透镜焦距的测量实验原理:

薄透镜是透镜中最基本的一种，其厚度较自身两折射球面的曲率半径及焦距要小得多，厚度可忽略不计，在近轴条件下，物距u、像距υ、焦距f满足高斯公式: 111

,，,

uvf

符号规定:距离自参考点(薄透镜的光心)量起，与光线进行方向一致时为正反之为负。

实验仪器:

带标尺的光具座一台，凸透镜一块，凹透镜一块，带箭矢物光孔电源一台，平面反射镜一块，光屏一个，光学元件底座和支架各6个。

实验方法:

一、光学系统的共轴调节

1、粗调

2、细调

二、凸透镜焦距的测定

用物像法、自准法、共轭法测量凸透镜焦距。

1、自准法

2、物像法

3、共轭法

三、凹透镜焦距的测定

1、物像法

2、自准法

实验指导实验题目时间地点环境成绩类别教师

望远镜测微目镜及透镜焦距

的测量

一、实验目的

1、了解透镜成像的原理及成像规律;

2、学会光学系统共轴调节，了解视差原理的实际应用;

3、掌握薄透镜焦距的测量方法，会用左、右逼近法确定像最清晰的位置，测量凸透镜和凹透镜的焦距;

4、能对实验结果进行分析，比较各种测量方法的优缺点，对实验数据进行不确定度处理，写出合格的实验报告

二、实验仪器

带标尺的光具座一台，凸透镜一块，凹透镜一块，带箭矢物光孔电源一台，平面反射镜一块，光屏一个，光学元件底座和支架各6个。

三、实验原理

,，,

uvf

符号规定:距离自参考点(薄透镜的光心)量起，与光线进行方向一致时为正反之为负。

(一)凸透镜焦距的测定

1、自准法

光路如上图所示，若物位于焦平面上，则由平面镜反射后成一与原物等大倒立的像于同一焦平面上。

2、物像法(选做)

光路如上图所示，测出物距和像距后，代入透镜成像公式即可算出凸透镜的焦距。

3、共轭法(贝塞尔法、位移法)

物屏与像屏的相对位置l保持不变，而且4lf>，当凸透镜在物屏与像屏之间移动时，可实现两次成像。透镜在1x位置时，成倒立、放大的实像，透镜在2x位置时，成倒立、缩小的实像。实验中，只要测量出光路图中的物屏与像屏的距离D和透镜两次成像移动的距离L，代入下式就可算出透镜的焦距。

22DL,f, 4D

(二)凹透镜焦距的测定

1、物像法

为了测量凹透镜的焦距，常用辅助凸透镜与之组成透镜组，使得到能用像屏接收的实像。其测量原理如下光路图所示

实物AB经凸透镜1L成像于A’B’，在1L和A’B’之间插入待测凹透镜2L，就凹透镜 2L而言，虚物A’B’又成像于A”B”。实验中，调整2L及像屏至合适的位置，就可找到透镜组所成的实像A”B”。因此可把A’看为凹透镜的02

物距u，A”看为凹透镜的像距υ，则由成像公式可得: 02

111u.v,，,f,? uvfu,v

由于uυ<，求出的凹透镜2l的焦距f为负值。>

2、自准法(选做)

实物AB经凸透镜1L成像于''AB，在1L和''AB之间插入待测凹透镜2L和平面反射镜M，移动凹透镜，当凹透镜与''AB的间距等于凹透镜焦距f时，经凹透镜折射后的光线变成一组平行光线，该平行光线经平面镜反射，凸透镜会聚于箭矢物平面成一清晰的倒立实像，测出2O到''AB的距离，就得到凹透镜的焦距。

四、实验内容与步骤

(一)光学系统的共轴调节

先利用水平尺将光具座导轨在实验桌上调节成水平，然后进行各光学元件同轴等高的粗调和细调，直到各光学元件的光轴共轴，并与光具座导轨平行为止。

1、粗调

将箭矢物、凸透镜、凹透镜、平面镜、白屏等光学元件放在光具座上，使它们尽量靠拢，用眼睛观察，进行粗调(升降调节、水平位移调节),使各元件的中心大致在与导轨平行的同一直线上，并垂直于光具座导轨。

2、细调利用透镜二次成像法来判断是否共轴，并进一步调至共轴。当物屏与像屏距离大于4f时，沿光轴移动凸透镜，将会成两次大小不同的实像。若两个像的中心重合，表示已经共轴;若不重合，以小像的中心位置为参考(可作一记号)，调节透镜(或物，一般调透镜)的高低或水平位移，使大像中心与小像的中心完全重合，调节技巧为大像追小像，如下图所示。

图(a)表明透镜位置偏低(或物偏高)，这时应将透镜升高(或把物降低)。而在图(b)情况，应将透镜降低(或将物升高)。水平调节类似于上述情形。当有两个透镜需要调整(如测凹透镜焦距)时，必须逐个进行上述调整，即先将一个透镜(凸)调好，记住像中心在屏上的位置，然后加上另一透镜(凹)，再次观察成像的情况，对后一个透镜的位置上下、左右的调整，直至像中心仍旧保持在第一次成像时的中心位置上。注意，已调至同轴等高状态的透镜在后续的调整、测量中绝对不允许再变动。

(二)凸透镜焦距的测定

用物像法、自准法、共轭法测量凸透镜焦距。

1、自准法

1)固定物屏，记录物屏的位置;

2)移动凸透镜，并绕铅直轴略转动靠近透镜的平面镜，看到物屏上一个移动的像,用“左右逼近法”移动透镜使其成清晰的倒立实像于物平面上，记录此时透镜光心在光具座上的坐标位置x左与x右，重复测五次。

2、物像法(选做)

1)先用粗略估计法测量待测凸透镜焦距，然后将物屏和像屏放在光具座上，使它们的距离略大于粗测焦距值的4倍，在两屏之间放入透镜，调节物屏、透镜和像屏共轴，并与主光轴垂直，记录物屏、像屏位置。

2)用“左右逼近法”移动透镜找出其成清晰倒立实像的范围坐标位置x左与x右,重复测五次。

3、共轭法

(同物像法1)，固定屏的位置不动，用“左右逼近法”移动透镜测成放大像时透镜的坐标位置x左与x右及成小像时的坐标位置'x左与'x右, 重复测五次。 (三)凹透镜焦距的测定

用物距像距法、自准法测量凹透镜焦距。

1、物像法

1)利用共轭法中得到的清晰的小像作为凹透镜的物，记下小像的位置1px;

2)保持凸透镜1L的位置不变，将凹透镜2L放入1L与像屏之间，联合移动凹透镜和像屏，使屏上重新得到清晰的、放大的、倒立的实像""AB，记下像屏的位置2px;

3)用“左右逼近法”移动凹透镜测得像清晰时凹透镜的位置坐标2ox左与2ox右，重复测五次。

2、自准法(选做)

1)取凸透镜与箭矢物的间距略大于2f，然后固定凸透镜;

2)用“左右逼近法”移动光屏测像的清晰位置坐标x左与x右，重复测五次并

求取平均值;

3)再放凹透镜和平面镜于凸透镜和光屏之间，用“左右逼近法”移动凹透镜，看到物平面上清晰的倒立实像时，记录凹透镜的坐标位置'x左与'x右，重复测五次求取平均值。

五、原始数据记录表格设计

物距像距法记录表格(单位:厘米) 测量次数 1 2 3 4 5 X1物屏位置 39.3 38.2 37.2 37.6 37.4 X2透镜位置 79.1 77.9 76.9 77.2 76.4 X3像屏位置 100.0 98.1 96.1 94.0 92.5 u 39.8 39.7 39.7 39.6 39.0 v 20.9 20.2 19.2 16.8 16.1 u平均 39.56

v平均 18.64

六、数据处理

物距像距法测定焦距

5u20.9，20.2，19.2，16.8，16.1iv,,,18.64cm1 ,55i,1

5 v39.8，39.7，39.7，39.6，39.0iu,,,39.56cm, 55i,1

2,f,fU,f2222u代入数据,u,0.05cm ,,()u，()u,Uv2,V(U,V),U,V

f,f,U,(29.25,0.05)cm11 =29.25cm ff11

七、实验误差分析

1、系统误差

)景深、焦深、像差和色差，这些都会导致成像不清楚而导致的误差。 (1

(2)凸透镜，平面镜的损坏

2、偶然误差

)人眼对清晰像位置判断不确定 (1

(2)读取直尺上的数据所产生的误差

(3)底座没有固定好，而影响了读数

3、计算及测量方法误差。

1、三种方法测量凸透镜焦距的绝对误差 1)自准法

x 用刻度尺测出凸透镜到物屏间的距离即为凸透镜的焦距。用这种方法测出的 f

凸透镜的焦距的误差为: f

(1) UU,fx1

2)物像法

111u,,,，, ,f,,uuf,用这种方法测出的凸透镜的焦距误差为: f

22Uff,,,,,,2244uUUUu,，,，, (2) u,,,,,2f2u,,,,,,,u,,，，

3)共轭法

22DL,f, 4D

用这种方法测出的凸透镜的焦距的误差为: f

22222,,,,ffLL1,,,,,,2222 (3) UUUUU,，,，，1,,DLDL,,,,,,f23,,DLDD216,,,,,,,,

2、三种方法的误差比较

LDxu, 在相同的实验条件下，各直接测量值、、、、的误差、、、 UUUxu,

、在理论上可以认为是相同的，都记为，则 UUUxDL

U244uUUuUu,,，,,,0,0,,，， (4) xx2f24u,,，，

222,,112LL,,22 (5) UUUUU,,，，,1xx,,DL,,f2342164DD,,,,比较(1)(4)(5)有:

UUU,,fff123

转载请注明出处范文大全网 » 测微目镜