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光学测量实验指导书
牟达 刘智颖 编写
目录
实验一 平行光管调校（自准直法） ....................................................................... 2 实验二 平行光管调校（五棱镜法） ....................................................................... 4 实验三 V棱镜折光仪测折射率和色散 ..................................................................... 7 实验四 简式偏光应力仪测量玻璃双折射 ............................................................... 11 实验五 光学零件曲率半径测量 ............................................................................... 13 实验六 平面光学元件的光学不平行度测量 ........................................................... 16 实验七 刀口阴影法检验面形偏差 ........................................................................... 19 实验八 光学系统分辨率检测 ................................................................................... 22 实验九 光学系统的星点检验 ................................................................................. 26 实验十 光学系统杂光系数测量 ............................................................................... 28
实验一 平行光管调校（自准直法）
一、实验项目
1．了解自准直法调校平行光管的原理，并掌握其调校方法。 2．分析调校误差，并总结其特点。 二、实验要求及所用器具
1．把待校平行光管的分划面校到其物镜的焦面上，并给出调校精度。
2．所用器具：装有十字丝分划板的焦距为550mm的待校平行光管、高斯式自准目镜、可调的标准平面反射镜（其有效孔径要大于平行光管物镜通光孔径）。
三、实验原理及方法
自准直法调校平行光管的原理图如图1.1所示。
若忽略平行光管物镜的像差和光的波动性影响，当分划面4位于物镜焦面处时，则由平面反射镜自准回来的分划像3与分划均重合于物镜焦面处。若分划面离开物镜焦平面一小距离（离焦量）x，则由平面反射镜反射回来的自准分划像将位于焦面另一侧，并且分划像离焦面的距离d近似等于x，即分划像至分划间的距离是离焦量x的两倍。故利用自准直法可使调焦精度提高一倍。
图1.1 自准法调校平行光管的原理图
1—平面反射镜；2—平行光管物镜；3—分划像；4—分划；5—自准目镜
自准直法调校平行光管的步骤：
（1）将装有十字分划板的待检平行光管、标准平面反射镜及高斯式自准目镜按图1.1自准光路摆好，并调出自准分划像。
（2）当用清晰度法调准时，应调到使自准分划像与分划同样清晰，则认为平行光管已调好。
（3）如以消视差法调焦，即通过眼瞳在出瞳面处横向摆动，由分划像相对分划是否存在横向错动（有无视差），来判定分划面是否位于物镜焦面处。若分划像措动方向与眼瞳摆动同向，则表明分划像比分划离眼瞳更远些。即分划像位于焦点之内，而分划面必然位于焦点之外，即图1.1所示情况。反之，若分划像措动方向与眼瞳摆动反向，则分划面位于焦内。然后，按照判定的分划面调整方向，微调分划板镜框，
直至分划像与分划间消视差止。反复调校几次，调好后再拧紧分划板的压圈，此时表明平行光管已调好。
四、调校误差分析
（1）当以清晰度为准进行自准直法调校时，平行光管的调焦极限误差为 ?SD1?10.29?e28?21/2?1[()?()](m) （1-1） 2?D2KD式中ae——人眼的极限分辨角（角分）；K——系数，一般取6；——波长，单位为
微米；——平行光管与自准目镜组成的自准望远镜的视放大率；D——平行光管物镜的实际通光孔径；
注：当眼瞳直径De大于自准望远镜的出瞳直径D′时，D取平行光管物镜通光孔径；当De＜D′时，应以De替代式中的D。
如考虑标准平面反射镜在口径D范围内的面形误差为N个光圈，由此引入的调焦误差为
?SD2?则平行光管的调校极限误差为
?SD??SD1??SD2(m) （1-3）
（2）当以消视差为准进行自准直调校时，平行光管的调焦极限误差为 ?SD1??14N??1 (m) （1-2）
D20.29? (m?1) （1-4）
?De?(D?)2式中——人眼的对准误差（单位为角分）。
同样，如考虑平面反射镜面形误差，引入的调焦误差△SD2，则调校极限误差可参看式（1-3）求得。
实验二 平行光管调校（五棱镜法）
一、实验项目
1．了解五棱镜法调校平行光管的原理，并掌握其调校方法。 2．分析调校误差，并总结其特点。 二、实验要求及所用器具
1．把待校平行光管的分划面校到其物镜的焦面上，并给出调校精度。
2．所用器具：装有十字丝分划板的焦距为550mm的待校平行光管、高斯式自准目镜、五棱镜及承物台、适当倍率的前置镜。
三、实验原理及方法
1．五棱镜法调校平行光管的原理及方法
理想的五棱镜有如下特点：在五棱镜的入射光轴截面内，不同方向入射的光线经五棱镜后，其出射光束相对入射光束折转90°。本方法即是利用五棱镜这一特点来对平行光管进行调校的。调校原理如图2.1示。
图2.1五棱镜调校平行光管的原理图
s—分划；1—待校平行光管；2—五棱镜；3—前置镜
将五棱镜2放置在平行光管物镜前的承物台上，五棱镜可沿垂直于平行光管光轴方向平稳地移动。沿五棱镜出射光束方向放置前置镜3（望远镜），用以观察平行光管的分划像。若分划位于平行光管焦面上，则由平行光管物镜射出一束平行光。当五棱镜沿垂直于平行光管光轴方向，由位置Ⅰ向位置Ⅱ移动时，平行光管分划经前置镜