光学实验报告
建筑物理
——光学实验报告 实验一：材料的光反射比、透射比测量 实验二：采光系数测量
实验三：室内照明实测 实验小组成员： 指导老师：
日期：2013年12月3日星期二 实验一、材料的光反射比和光透射比测量
一、 实验目的与要求 室内表面的反射性能和采光口中窗玻璃的透光性能都会直接或间接的影响室内光环境的
好坏，因此，在试验现场采光实测时，有必要对室内各表面材料的光反射比，采光口中透光
材料的过透射比进行实测。 通过实验，了解材料的光学性质，对光反射比、透射比有一巨象的数值概念，掌握测量
方法和注意事项。
二、 实验原理和试验方法
（一）、光反射比的实验原理、测量内容和测量方法 光反射比测量方法分为直接测量方法和间接测量法，直接测量法是指用样板比较和光反
射比仪直接得出光反射比；间接法是通过被测表面的照度和亮度得出漫反射面的光反射比。
下面是间接测量法。
1. 实验原理
（1） 用照度计测量： 根据光反射比的定义：光反射比p 是投射到某一材料表面反射出来的光通量与被该光源
的光通量的比值，即：
p=φp/φ
因为测量时将使用同一照度计，其受光面积相等，且，所以对于定向反射的表面，我们
可以用上述代入式，整理后得： p=ep/e
对于均匀扩散材料也可以近似的用上述式。 可知只要测出材料表面入射光照度e 和材料反射光照度ep ，即可计算出其反射比。 （2）
用照度计和亮度计测量
用照度计和亮度计分别测量被测表面的照度e 和亮度l 后按下式计算 p=πl/e
式中：l---被测表面的亮度，cd/m2； e—被测表面的照度，lx 。 2.测量内容 要求测量室内桌面、墙面、墙裙、黑板、地面的光反射比。每种材料面随机取3个点测
量3次，然后取其平均值。
3.测量方法
①将照度计电源（power ）开关拨至“on ”，检查电池，如果仪器显示窗出现“batt ”字
样，则需要换电池；
②将光接收器盖取下，将其光敏表面放在待测处，再将量程（range ）开关拨至适当位置，
例如，拨在×1挡，测量的仪器显示值乘以量程因子即为测量结果。另有一种自动量程照度
计，数字显示中的小数点随照度的大小不同而自动移位，只需将所显示的数字乘以量程因子
即为测量结果（单位：lx ）。有的照度计为自动量程，直接读取照度计数字即为测量结果。 ③在稳定光源下，将光接收器背面紧贴被测表面，测其入射照度e ；然后将光接收器感
光面对准被测表面的同一位置，逐渐平移光接收器平行离开测点，照度值逐渐增大并趋于稳
定（约300mm 左右），读取反射照度值ep ，即可计算出光反射比ρ； ④测量时尽量缩短入射照度和反光照度间的时间间隔，并尽可能的保持周围光环境的一
致性。测量人尽量穿深色衣服。
（二）、光透射比的实验原理、测量内容和测量方法 1.实验原理 根据光透射比的定义：光透射比是透过某一透光材料的光通量与透过该光源的光通量的
比值，即：
r = φr /φ 与测量光反射比的道理相同，上述式同样可以变化
为： r =er /e 用照度计测量透光材料的透射光照度和同一轴线上入射光照度便可计算出盖材料的光透
射比r 。 2. 实验内容：测量教室内光玻璃透射比，随机的取3点，共测量三次，然后取平
均值。 3. 试验方法
①将照度计电源（power ）开关拨至“on ”，检查电池，如果仪器显示窗出现“batt ”字
样，则需要换电池。
②将光接收器盖取下，将其光敏表面放在待测处，再将量程（range ）开关拨至适当位置。 ③选择无直射阳光照射窗口，如北向窗口，将照度计的光接收器的感光面对准窗外。紧
贴透光材料两侧同一轴线上，分别测出ｅi 和ｅr ，则利用公式 r =er /e 便可计算出光透
射比。 图2 用照度计测定材料表面反射系数 图3 用照度计测定材料的透光系数
三、 数据记录与整理 实验测量地点：
华中科技大学西十二教学楼s111教室 测量数据如下：
1.光反射比测量记录表 读数\测点
1
ep e p pˉ
1
368 1104 0.33 地面
2 369 1133 0.33 0.32 3 369 1168
0.31
读数\测点
3 ep e p pˉ
1
123 397 0.31 地面
2 114 420 0.27 0.29 3 120 414
0.29
读数\测点
1 ep e p pˉ
1
104 239 0.43 黑板
2 107 258 0.41 0.44 3 129 259
0.49
读数\测点
3 ep e p pˉ
1
161 282 0.57 黑板
2 129 288 0.45 0.49 3 127 275
0.46
读数\测点
1 ep e p pˉ
1
134.8 160.4 0.84 墙面 2 139.2 157.2 0.88 0.84 3 132.3 163.2
0.81
读数\测点
3 ep e p pˉ
1
200 307 0.65 墙面
2 184 281 0.65 0.66 3 186 272
0.68
读数\测点
1 ep e p pˉ
1
111 279 0.40 桌面
2 103 281 0.37 0.37 3 97 285
0.34
读数\测点
3 ep e p pˉ
1
261 720 0.36 桌面
2 278 734 0.38 0.37 3 263
739
0.36
注：表中是同一测点三次测量后计算的值的平均值。2 ep e p 50.8 153.5 0.33 53.9 159.1 0.34 53.9 157 0.34 2
ep e p 140 334 0.42 157 318 0.49 151 326 0.46 2
ep e p 150 167.5 0.89 160.6 175.5 0.91 162.4 183.2 0.88 2
ep e p 1 140 395 2 136 387 3 135
382 pˉ
0.34 pˉ 0.46 pˉ 0.89 pˉ 0.35
2.光透射比测量记录表 读数\测点
1
ep 364 405 413 ep 238 237 e 461 453 455
3 e 289 287
p 0.82 0.83
pˉ 0.83
p 0.79 0.89 0.91
pˉ 0.86
ep 465 457 467
e 544 532 534
2 p 0.85 0.86 0.87
pˉ 0.86
玻璃
读数\测点
1 2
玻璃 3
235 284 0.83 篇二：光学基础实验报告 光学基础实验报告 实验1：自组望远镜和显微镜
一、实验目的
1.了解透镜成像规律，掌握望远镜系统的成像原理。
2.根据几何光学原理、透镜成像规律和试验参数要求，设计望远镜的光路，提出光学元
件的选用方案，并通过光路调整，达到望远镜的实验要求，从而掌握望远镜技术。
二、实验原理
1.望远镜的结构和成像原理 望远镜由物镜l1和目镜l2组成。目镜将无穷远物体发出光会聚于像方焦平面成一倒立
实像，实像同时位于目镜的物方焦平面内侧，经过目镜放大实像。通过调节物镜和目镜相对
位置，使中间实像落在目镜目镜物方焦面上。另在目镜物焦方面附有叉丝或标尺分化格。 物
像位置要求：首先调节目镜至能清晰看到叉丝，后调整目镜筒与物镜间距离即对被观察物调
焦。 望远镜成像
视角放大率要求：定义视角放大率m 为眼睛通过仪器观察物像对人眼张角ω’的 tan?
正切与眼睛直接观察物体时物体对眼睛的张角ω的正切之比m=tan?。要求 m>1。
2.望远镜主要有两种情况：一种是具有正光焦度目镜，即目镜l2是会聚透镜的系统，称
为开普勒望远镜；另一种是具有负光焦度目镜，即目镜l2是发散透 镜的系统，称为伽利略望远镜。 f1tan?
对于开普勒望远镜，有m=tan?=-f2 公式中的负号表示开普勒望远镜成倒像。若要使m 的绝对值大于1，应有f1>f2。 对于伽利略望远镜，视角放大率为正值，成正像。 d
此外，由于光的衍射效应，制造望远镜时，还必须满足：m=d 式中d 为物镜的孔径，d 为目镜的孔径，否则视角虽放大，但不能分辨物体的细节。
三、思考题
1.根据透镜成像规律，怎样用最简单方法区别凹透镜和凸透镜？ 答：（1）将这个透镜靠
近被观察物，如果物的像被放大的，说明该透镜为凸透镜； （2）将这个透镜放在阳光下或
灯光下适当移动，如果出现小光斑的，说明该透镜为凸透镜．
2.望远镜和显微镜有哪些相同之处？从用途、结构、视角放大率以及调焦等几个方面比
较它们的相异之处。
答：望远镜与显微镜都是视角放大仪器, 都由物镜, 目镜组成。 望远镜用于观察远处物体, 用大口径, 长焦距的透镜做物镜, 调焦时调节物镜与目镜的距
离；
显微镜用于观察细微物体, 用短焦距的透镜做物镜, 镜筒长度固定, 调焦时调节物镜与物
体之间的距离。
3.试说明伽利略望远镜成像原理，并画出光路图。 伽利略望远镜成像原理：光线经过物镜折射所成的实像在目镜的后方（靠近人目的后方）
焦点上，这像对目镜是一个虚像，因此经它折射后成一放大的正立虚像。伽利略望远镜的放
大率等于物镜焦距与目镜焦距的比值。其优点是镜筒短而能成正像。
4.望远镜实验中，将3米远的标尺看作无穷远的物体，从而计算望远镜的实验放大率，
这种估算方法引起的误差有多大？如果需要对该放大率进行修正，应如何 做？
标尺放在有限距离s 远处时，望远镜放大率可做如下修正： 当s ＞100 时，修正量题中s=3m
实验2 薄透镜焦距测定
一、实验原理
1、凸透镜焦距的测定
（1）粗略估计法：以太阳光或较远的灯光为光源，用凸透镜将其发出的光线聚成一光点
（或像), 此时，s?? ，s?f ，即该点（或像）可认为是焦点，而光点到透镜中心的距离，即为
凸透镜的焦距，由于这种方法误差很大，大都用在实验前作粗略估计。
（2）利用物距像距法求焦距：当透镜的厚度远比其焦距小的多时，这种透镜称 ff??1
为薄透镜。 在 近轴光线的条件下，薄透镜成像的规律可表示为：ss f??f?
ss
s?s
当将薄透镜置于空气中时，则焦距
（3）自准直法：如图2.2所示，在待测透镜l 的一侧放置被光源照明的物屏，在另一侧
放一平面反射镜，移动透镜（或物屏），当物屏正好位于凸透镜之前的焦平面时，物屏上任一
点发出的光线经透镜折射后，将变为平行光线，然后被平面反射镜反射回来。再经透镜折射
后，仍会聚在它的焦平面上，即原物屏平面上，形成一个与原物大小相等方向相反的倒立实
像。此时物屏到透镜之间的距离就是待测透镜的焦距，即f?s
（4）共轭法：；取物屏像屏之间的距离大于4倍焦距，且保持不变，沿光轴方向移动透
镜，则必能在像屏上观察到二次成像。如图2.3所示，设物距为s1时，得放大的倒立实像;
物距为s2时，得缩小的倒立实像，透镜两次成像之间的相移为d, 根据透镜成像公式，
将?1???2??(d?d)/2
?1???2??(d?d)/2
d2?d2f?
4d 代入得
可见，只要在光具座上确定物屏、像屏以及透镜二次成像时其滑座边缘所在位置， 就可比较准确的求出焦距。 2.凹透镜焦距的测定
（1) 视差法：在物和凹透镜之间置一有刻痕的透明玻璃片，当透明玻璃片上的刻痕和虚
像无视差时，透明玻璃片的位置就是虚像的位置。
（2) 辅助透镜成像法：如图2.6所示，先使物发出的光线经凸透镜l1后形成一大小适中
的实像ab ，然后在l1和ab 之间放入待测凹透镜l2, 就能使虚物ab 产生实像ab 。分别测出
l2到ab 和ab 之间的距离s1、s2，即可求出l2的像方焦距f2。
二、数据处理 %f?19.08+/-0.04 ? ef?0.2% 表2.2 自准法 物屏位置x 。= 485 单位： cm%f?19.9+/-0.3 ?
ef?1.5% 表2.3 共轭法 物屏位置x 。=10cm 像屏位置x3=95 d?x3?x1?85cm cm ef?%
f=19.78 +/-0.05 0.25%
2、测量凹透镜焦距 cmf?7.53+/-0.014 ? ef?%1.86%
cm表格5 辅助透镜成像法 ab 位置 x0?635cm ?f? ?19.61+/-0.24
ef=1.24%
三、思考题
1、如会聚透镜的焦距大于光具座的长度，试设计一个实验，在光具座上能测定它的焦距。 用平行光射入透镜，在光具座面上放一镜子，反射透镜过来的光，然后用一小屏幕去看
光汇聚的最小光点，然后测出座面距小屏幕的距离，加上光具座的距离便是焦距； 也可用一束很细的激光垂直于透镜的面射入，并量出与透镜的中心轴距离，以及通过透
镜后光落在座面上与透镜中心轴的距离，通过几何的方式算出焦距。 使用一个焦距小的透镜在此透镜前方，以此来减小焦距，是光点落在光屏上通过测量待
测透镜与已知焦距的距离即可得答案 使用平面镜反射也可 2、用共轭法测凸透镜焦距时，
为什么必须使d?4f ？试证明之。 由物像共轭对称性质的到透镜焦距 f=(d^2-d^2)/(4d) 。其中，d 是两次得到清晰的物
像所在位置之间的距离，所以 d 是大于零的，如果 d 是小于或等于 4f 的话，那上式的到
的 f 是负值或零。 因为1/u+1/v=1/f u>0 v>0 l=u+v=uv/f篇三：光学综合实验报告 光学综合实验报告 班级： 姓名： 学号： 日期： 目录
1、 焦距测量--------------------------------------4 2、 典型成像系统的组建和
分析----------------------7 3、 典型成像系统的使用----------------------------10 4、
分光计的使用----------------------------------10 5、 棱镜耦合法测波导参数
--------------------------14 6、 半导体激光器的光学特性测试--------------------22
7、 电光调制--------------------------------------29 8、 法拉第效应测试
--------------------------------38 9、 声光调制
--------------------------------------46 10、 干涉、衍射和频谱分析
--------------------------47 11、 迈克尔逊干涉仪
--------------------------------58 12、 氦氖激光器综合实验
----------------------------63
13、 光学仿真实验----------------------------------97 本次所选做九个实验依次为: 13 光学仿真 1. 焦距测量
2. 典型成像系统的组建和分析 3. 典型成像系统的使用 4. 分光计的使用 5. 棱
镜耦合法测波导参数 6. 半导体激光器的光学特性测试 7. 电光调制 9. 声光调制 11.
迈克尔逊干涉仪
实验一 光学仿真
在计算机上进行了偏振光研究。 具体的实验内容如下： 内容一：起偏 内容二：
消光
内容三：三块偏振片的实验 内容四：圆偏光和椭圆偏振光的产生 内容五：区分圆偏振光与自然光；椭圆偏振光与部分偏振光 个人总结：利用偏振片和波片区分各光源 首先，让它们分别通过一个检偏器，并将检偏器绕光传播方向旋转一周，根据现象做如
下分析：
（1）若出现2个完全消光的位置，则为线偏振光 （2）若光强五变化，则可能是自然光
和或圆偏振光
（3）若光强有变化，但无消光位置，则为部分偏振光或椭圆偏振光
（4）针对（2）（3）进一步区分，在检偏器前加一块1/4波片。此时再旋转检偏器 （5）
若光强无变化，则入射光为自然光；若出现2个完全消光的位置，则为圆偏振光 （6）当波
片光轴与与检偏器透振轴方向平行式，如果出现2个完全消光的位置，则入射光为圆偏振光；
若没有消光位置，则为部分偏振光。 实验二 焦距测量
（一）用自准法和位移法测透镜焦距 1：用自准法测薄凸透镜焦距
[实验装置 ]
1、带有毛玻璃白炽灯光源s ； 2、品字型物像屏p ：sz-14；3、凸透镜l ：f ，=190mm；
4、二维调整架：sz-07； 5、平面反射镜m ； 6、三维调整架：sz-16；7、二维底座：sz-02；
8、三维底座：sz-01；9、底座：sz-04；10、底座：sz-04；
[实验步骤]
1、把全部器件夹好靠在标尺上，靠拢，调至共轴。
2、前后移动l ，使在p 屏上成一清晰的品字形像。 3、调m 的倾角，使p 屏上的像与
物重合。
4、再前后微动l ，使p 上的像既清晰又与物同大小。 5、分别记下p 和l 的位置a1、
a2。
6、把p 和l 都转180。，重复做前四步。 7、再记下p 和l 新的位置b1、b2。 数据的记录和计算
fa=a2-a1 fb=b2-b1 单位：cm
实验现象
前后移动l ，在p 屏上成一清晰的品字形像。 调m 的倾角， p屏上的像与物重合。 再前后微动l ， p上的像既清晰又与物同大小 2 、 用位移法测凸透镜焦距
[实验装置简图]篇四：大学物理光学实验报告 实验十：光栅衍射
一、实验目的
1．观察光线通过光栅后的衍射光谱。 2．学会用光栅衍射测定光波波长的方法。 3．学
会用光栅衍射原理测定光栅常数。 4．进一步熟悉分光计的调整和使用方法。
二、实验仪器
分光计 光栅 钠光灯 平面反射镜
三、实验原理
光栅是有大量的等间隔、等宽度的狭缝平行放置组成的一种光学元件。设狭缝宽度（透
光部分）为a ，不透光部分为b ，则a?b 为光栅常数。 设单色光垂直照射到光栅上，光透过各个狭缝后，向各个方向发生衍射，衍射光经过透
镜后会聚后相互干涉，在焦平面上形成一系列的被相当宽的暗区分开的明亮条纹。 衍射光线与光栅平面的夹角称为衍射角。设衍射角为? 的一束衍射光经透镜会聚到观察屏
的点。在p 点出现明条纹还是暗条纹决定于这束衍射光的光程差。 由于光栅是等宽、等间距，任意两个相邻缝的衍射光的光程差是相等的，两个相邻狭缝
的衍射光的光程差为(a?b)sin?，如果光程差为波长的整数倍，在p 点就出现明条纹，即 (a?b)sin???k?
(k?0,1,2,?) 这就是光栅方程。 从上式可知，只要测出某一级的衍射角，就可计算出波长。
四、实验步骤
1、调整分光计。
使望远镜、平行光管和载物台都处于水平状平行光管发出平行光。 2、安置光栅 将光栅放在载物台上，让钠光垂直照射到光栅可以看到一条明亮而且很细的零级光谱，
左右转动镜观察第一、二级衍射条纹。 （ 态，
） 上
。
望远
3．测定光栅衍射的第一、二级衍射条纹的衍射角? ，并记录。
五、数据记录 ?1?[(?1??1)（右边读数）+(?1??1)（右边读数）]/4 ?2?[(?2??2)（右边读数）+(?2??2)
（右边读数）]/4
六、数据处理
将上表中的?1、?2分别代入光栅方程(a?b)sin??k?计算出6个波长，（a?b? 1
mm） 300
?1? ?2? ?3? ?4? ?5? ?6? 计算平均波长：?
绝对误差：??? （取平均波长与6个波长的差中的最大者） 相对误差：e?? ??
?100%?
结果表示：??(???)nm? nm。
七、思考题 实验十一：迈克尔逊干涉
一、实验目的
1、掌握迈克尔逊干涉仪的干涉原理，学习其使用方法；
2、观察迈克尔逊干涉仪的等顷干涉的特点； 3、测量he?ne 激光的波长。
二、实验仪器
迈克尔逊干涉仪 多光束激光电源
三、实验原理
迈克尔逊干涉仪主要光路如图，g2g1为分光板， 为补偿板。由激光源s 发出的光线1入到背面有镀膜的分束镜g1上，光线被分为光线2
和光线3。光线2由g1反射到反射镜m1，再经m1反射，穿过g1到达观测屏e 。光线3由g1
透射，经g2入射到m2上，经m2反射，穿过g2，由g1反射到e 。光线2，3在e 相遇，这两
束相干
光产生干涉。这两束光可以认为是从m1和m2的虚象m2反射的反射光。由于m1和m2
严格垂直，因此m1和m2严格平行，所有经m1和m2的反射光经透镜会聚到焦平面e 上，不
同入
射角的光线会聚到e 的不同位置，相同入射角的光线形成等倾条纹，其形状为一系列的
同心圆环。当入射角为i 时，光程差满足??2dcosi?k? 时，在焦平面上形成亮条纹。i?0时， ??2d?n?。当m1移动时，可以看到干涉条纹从中心一环一环的“冒出”或“陷进”，m1
每移动?/2，中心就会“冒出”或“陷进”一环条纹，因此测量m1移动的距离?d 和条纹变化
的条数?n 可以计算出入射光的波长，即?? 2?d
。 ?n
四、实验步骤
1、调整干涉仪 调整干涉仪下面的三个调平螺钉，使干涉仪处于水平状态。转动粗调
手轮使m1的指针在30--40mm 。
2、仪器调节 打开电源，点亮激光器，使激光经g1反射和透射后能照亮m1和m2的大
部分。移开观测屏e ，可以看到由m1和m2反射的两排光点，调节m1和m2后的三个调节螺
钉，选两排光点中亮度最大的两个光点重合。从观测屏e 上能看到干涉条纹。
3、测量he-ne 激光波长
刻度基准线零点校准，转动微调手轮使对准“0”刻度，在转动粗调手轮使刻度线对准某 一刻度。转动细调手轮，直到能看到干涉条纹从中心一环一环的“冒出”或“陷进”。并
将中心调为暗斑，记录m1的所在位置坐标。转动细调手轮，使干涉条纹从中心一环一环的“冒
出”或“陷进”，每中心“冒出”或“陷进”100个环记录一次数据。记录10次数据。
五、数据记录
六、数据处理
2?di?106
(nm)计算出5个波长 根据?i? 500
?1? ?2? ?3? ?4? ?5? 计算平均波长：?
绝对误差：??? （取平均波长与5波长的差中的最大者） 相对误差：e?? ??
?100%?
结果表示：??(???)nm? nm。
七、思考题 实验十二：分光计的调节与使用
一、实验目的
1、了解分光计的结构及各部件的作用； 2、掌握分光计的调节要求和调节方法； 3、学
会用分光计测量角度的方法；
4、学会测量棱镜顶角和最小偏向角的方法及其测定玻璃折射率的方法。
二、实验原理
1、分光计的调节原理和要求 分光计的观测系统由待测光路所在平面、观察平面和读数平面组成。沿平行光管光轴出
射的光线、在待测元件中走过的路程和反射光（或折射光）应在待测光路所在平面内。当望
远镜光轴和仪器转轴垂直时，观察平面是平的。以上三个平面相互平行时，才能精确测量角
度。
2、用反射法测量三棱镜顶角 由图可知，平行光管射出的平行光经ab 、ac 面反射，可证，放射光线 1、2的夹角? 与
棱镜顶角? ，满足??2? 的关系，测出? ，可算出? 。
3、用最小偏向角法测三棱镜的折射率 入射光线和经三棱镜折射后的折射光之间的夹角为偏向角。改变入射角度时，偏向角也 sin
跟着改变，当入射角为某一角度时，偏向角最小。记为?min 。则棱镜的折射率为n? ?min??
sin
2
三、实验仪器
分光计 钠光灯 双平面反射镜 三棱镜
四、实验步骤
1、调节分光计
调节目镜，能看清楚分划板成像清晰。调节物镜焦距，前后移动物镜，使分 划板上能看到清晰的绿色十字架。调节望远镜，转动刻度盘，调节望远镜下的螺钉，直
到使分划板上两次看到的绿色十字架关于分划板上的上一条水平线上下对称。调节载物台下
的三个螺钉，直到分划板上的两次看到的绿色十字架都位于上一条水平线上。松开平行光管
上的紧固螺钉，前后移动平行光管，直到能清晰的狭缝的像，调节平行光管下的螺钉，使像
上下合适。此时，望远镜、平行光管都与载物台转轴垂直。
2．测量三棱镜的顶角，利用反射法测量两条反射光夹角，测量三次。 3、测量棱镜的最
小偏向角，测量三次。
五、数据记录 篇五：浙江大学应用光学实验报告 课程名称：姓 名：学 部：系： 专 业：学 号：指导教师：\ 本科实验报告 应用光学实验 龚晨晟 信息学部 光电信息工程学系 信息工程（光电系） 3100100986 岑兆丰
2012年 5 月 11 日 实验报告 课程名称： 应用光学实验 指导老师 岑兆丰 成绩： 实验名称：典型光学系统实验 实验类型： 设计 同组学生姓名： 乐海滨, 王祎乐 一、实验目的和要求（必填）
三、主要仪器设备（必填） 五、实验数据记录和处理 七、讨论、心得
二、实验内容和原理（必填） 四、操作方法和实验步骤 六、实验结果与分析（必填）
一、实验目的和要求
深入理解显微镜系统、望远镜系统光学特性及基本公式； 掌握显微镜系统、望远镜系
统光学特性的测量原理和方法。
二、实验内容和原理
(1)望远镜特性的测定 测定望远镜的入瞳直径d 、出瞳直径d ’和出瞳距；测定望远镜的视觉放大率γ；测定望
远镜的物方视场角角φ。
对于望远镜系统来说，任意位置物体的放大率是常数，此值由物镜焦距和目镜焦距确定，
其视觉放大率可表示为
(2) 显微镜视场及显微物镜放大率的测定 显微物镜的放大率是指横向放大率 ，像方视场角；测定望远镜的最小分辨 式中 y ——标准玻璃刻尺上一对刻线的距离（物）（格值0.01mm ）； y′——由测微目镜所刻得的像高。
(3)显微物镜数值孔径的测定 显微物镜的数值孔径为半孔径角。若在空气中n=1,则 ,其中n 为物方介质的折射率，u 为物方。 数值孔径通常用数值孔径计来测定，数值孔径计的结构如图5示，其主要元 件是一块不太厚的玻璃半圆柱体，沿直径方向的侧面是与上表面成45度角的斜面，从侧
面入射的光线在斜面上全反射，上表面上有两组刻度沿圆周排列。其外圈刻度为数值孔径（即
角度的正弦值），内圈刻度为相应的角度值，以度为单位。半圆柱体上表面的圆心附近φ8mm
范围内镀铝，铝面上有透光狭缝（3），底座（1）上装有一金属框（4），它可绕圆柱轴线转动，
金属框的侧面装有一片乳白玻璃（6），上面刻有叉丝，可以通过狭缝（3）看到十字线的反射
像。推动手柄（7），金属框（4）便带着叉丝一起围绕孔径计的圆柱面移动，金属框的上表面
装有一块刻有指示线的玻璃（5），指示线在随着叉丝一起运动时通过两组刻度值，所以两组
刻度都能反映叉丝的位置。
数值孔径计的45°用以转折光路，若把数值孔径计的光路图拉直则如图6示，狭缝（3）
置于被测显微物镜的物面位置，经物镜成像在目镜的物方焦点上，狭缝（3）前面的十字线（6）
经物镜后成像在显微镜像方焦面后不远的地方，去掉目镜，人眼位于狭缝的（3）的像面附近，
便能看到一个明亮的圆，此即被测物镜的出瞳，出瞳对像面中心的张角为像方孔径角，入瞳
对物面中心的张角为物方孔径角。
四、操作方法和实验步骤
一、望远镜特性的测定 1、d 、d ’、γ和的测定 图1是望远镜参数的测定装置。 调整步骤：
① 将被测望远镜（由物镜l1和目镜l2组成）和数显读数显微镜（由物镜l3和目镜
l4组成）固定于光学导轨上； ② 前后移动望远镜，改变其与读数显微镜的间距，直至通过读数显微镜能看到一个边
缘清晰且完整的圆斑；
③ 转动测微鼓轮，使其在水平方向移动，当视场里的十字线竖丝切于亮斑两端时，由
数显读数装置读取两种状态时的示数，二者之差即为出瞳直径d ’； ④ 出瞳距的测量：记下出瞳在读数显微镜里成像清晰时读数显微镜在光轴方向的位置
a1，再微调数显读数显微镜，直至看清玻璃表面的细微结构，记下此时读数显微镜的位置a2；
a1`a2之差即为出瞳距的值。
2) 2w的测定
完成上述实验后，取下读数显微镜，调整并使望远镜和广角平行光管共轴。通过过望远
镜观察广角平行光管焦平面上的分划板，所看到的刻度数就是被测望远镜的物方视场范围。
广角平行光管（黑）， 焦距
，分划板格值1mm ，
由图2可见，只要读取视场范围内的刻度数，就很易计算出2w ，并可由以上公式求出2w ′；
广角平行光管（灰），分划板上有两条刻线，其格值分别为5’和3.6’，所读取的视场范围即
是视场角。
3) 最小分辨角φ的测定 将被测望远镜移到高分辨率的平行光管前（焦距550mm ），其光路图仍如图2所示，只是
其焦平面用标准鉴别率板代替分划板，人眼通过被测望远镜观察，如能将鉴别率板上某一组
的四个方向线条同时看清楚，而线条更密更细的更高一组看不清了，则这一组就是望远镜能
分辨的最高组数了。根据所用的鉴别率板号数（3号鉴别率板），可在有关手册（置于实验装
置旁）查到刻线组的线条宽度d 值，并由下式求出被测望远镜的最小分辨角 本实验所用望远镜是内调焦式物镜，倍数较大，较小故出瞳距也较小。
二、显微镜视场及显微物镜放大率的测定 如图3所示，调整好照明灯和显微镜聚光系统之间的相互位置，以满足显微镜使用时所
需要符合的柯拉照明条件，在显微镜载物台上放置一把分划值已知的标准玻璃刻尺（有盖玻
片的一面朝向显微镜物镜）。通过调节手轮上下移动镜筒进行调焦，直到看到刻尺像最清晰为
止，取下目镜，换上测微目镜（其结构如图4所示）。测微目镜除了在焦面上装有一固定的毫
米刻尺分划板外，还有一块刻有平分丝和十字线的活动分划板，在精密丝杆的推动下，后者
可沿推动的方向移动，移动值可以从固定刻尺上以及测微鼓轮上的刻度读出（前者最小分划
值为1mm ，后者格值为0.01mm ）。此时若刻尺像的清晰度发生变化，可直接改变抽筒位置重新
获得清晰的像。
任意选定刻尺上两条刻线（相隔距离尽可能大些），转动测微鼓轮选定一条刻线a （即置
此刻线于平分线的中央），记下此时的，然后再对准第二条刻线b 又得读数，二者读数之差即
为两刻线像的间隔大小，物镜的横向放大率为： 在测定显微物镜的放大率的同时， 还可以测出显微镜视场的大小。为此，只需要重新换上目镜，并直接从目镜视场中读出
所能见到的最大刻尺长度，此即为显微镜的物方线视场值。