光具座

光具座

光具座是一種多功能的通用光學儀器。用於測試的光具座在導軌座上配備平行光管、自準望遠鏡、測量顯微鏡及夾持器等獨立組件,按需要排列、調節,可進行多項測試工作。用於物理實驗的光具座由導軌、滑動座(光具凳)、光源、可調狹縫、像屏和各種夾持器組成,按實驗需要另配光學元件,如透鏡稜鏡偏振片等組成光學系統。常用的導軌長度為1-2m,導軌上有米尺,滑動座上有定位線,便於確定光學元件的位置。

基本介紹

  • 中文名:光具座
  • 外文名:Optical bench
  • 定義:多功能的通用光學儀器
  • 用途:提供一個平穩的測試平台
  • 結構:導軌、滑座、可調圓盤等
  • 所屬學科:光學
光具座的用途,光具座的結構,光具座的調節,

光具座的用途

光學測量中,需要測量的項目很多,例如光學零件的幾何特性參數和光學特性參數;光學系統的光學特性參數;系統的象差測量和象質評價等。這些測量都可以在光具座上完成。
1、光學零件、部件的幾何特性參數和光學特性參數的測量。例如測量平面光學零件的平行度、角度誤差,屋脊稜鏡的雙象差,玻璃平板和稜鏡的最小焦距,透鏡或透鏡組的焦距、頂焦距等。
2、光學系統光學特性參數的測量。例如測量望遠鏡系統的放大率、出瞳直徑和出瞳距、視度、視差,照相物鏡的人瞳等。
3、光學系統的象質評價。例如用星點法和解析度法評價象質;用哈特曼(Hartman)法和焦平面法測量幾何象差等。
因此,光具座是光學實驗室的基本儀器之一,也是光學零件生產、光學系統調試過程中的一種通用儀器。

光具座的結構

光具座的主體是一個平直的軌道,有簡單的雙桿式和通用的平直軌道式兩種。軌道的長度一般為1~2m,上面刻有毫米標尺,還有多個可以在導軌面上移動的滑動支架。一台性能良好的光具座應該是導軌的長度較長,平直度較好,同軸性和滑塊支架的平穩性較好。
光學實驗室常用的光具座有GJ型、GP型、CXJ型等,它們的結構和調試方法基本相同。右圖是CXJ-1型光具座,它是光學實驗中比較通用的一種光具座,長1520mm,中心高200mm,精度較高。
光具座
光具座主要由以下幾部分組成:
1、導軌
將導軌置於平整的工作檯上(標尺面為正向),調節兩端的升降螺桿,使導軌呈水平狀態。
當使用折彎導軌時,先將導軌帶有刻度盤的一端抬起,再將其度盤下的中心銷插入另一端面帶中心插孔的導軌圓盤之中,再將兩導軌調至同一水平,即可構成折彎型導軌鏈。
2、滑座
面向滑座標尺,鬆開滑座右側的緊固鈕,將滑座底部插入導軌的燕尾槽內,再平移到適當位置(左側紅色標線表示滑座中心),並對準導軌標尺定位後,旋動緊固鈕予以鎖定。調節滑座左側的橫向調節鈕,使滑座標尺零位對準導軌中央的凸棱,作為水平位的初始狀態。
註:滑座具有兩種類型:固定滑座與可調滑座橫向均可調節。可調滑座兼有垂直向的調節功能。
3、可調圓盤
擰下圓盤左右兩端的螺母,取出壓圈,待裝入圓柱形的光學組件與壓圈後再將螺母擰緊。旋動圓盤使圓盤指針對準零刻度,作為光學元件轉角的初始位。
4、彈性鏡架
用以夾持圓形、矩形等多種形體的光學元件。
註:夾持元件大小範圍70>Φ>20。鏡架內下夾裝有緊固螺母,可將下夾上移至適當位置定位後鎖緊。上端為彈性夾,用以緊壓元件。
5、彈簧片架
用兩端彈簧鋼絲夾持光學元件。
6、雙面像屏
作光學成像屏板之用。
7、雷射光源支架
安置雷射器用。
8、延伸架
將延伸架插入滑座之中,再將光學元件插入延伸架後用螺釘緊鎖。
註:僅當兩光學元件需很小間距時使用延伸架。
9、光源用開關電源
專供射燈或半導體雷射器使用。電源輸入220V交流電,輸出12V直流電。
10、可調升降立柱
先將立柱對準導軌刻度盤芯柱中的金屬轉環螺孔,用專用螺釘連結。
11、刻度載物平台
將載物台插桿插入可調升降立柱之中鎖緊。將光學元件按台面刻度放置在平台中央,並用折彎桿緊壓固定。

光具座的調節

將各種光學元件 (透鏡面鏡等)組合成特定的光學系統,運用這些光學系統成像時,要想獲得優良的像,必須保持光束的同心結構,即要求該光學系統符合或接近理想光學系統的條件,這樣,物方空間的任一物點,經過該系統成像時,在像方空間必有唯一的共軛像點存在,而且符合各種理論計算公式。為此,在光具座上調節光學系統,必須滿足以下幾點:
1、光具座水平
調節光具座底角的水平調節螺釘 (藉助水平尺),使光具座水平。
2、共軸
調節光學系統中各光學元件的光軸,使之共軸。並讓物體發出的成像光束滿足近軸光線的要求。
3、等高
因為成像公式中的各段距離,都是指光學系統共軸上的距離,所以要從光具座軌道上的讀數求出符合實際的距離,必須做到光學系統的光軸和光具座道軌的基線平行—簡稱等高。調節光學系統各元件的共軸等高,是光學實驗中的一項基本要求,必須很好掌握,一般的調節可分粗調和細調兩步進行。
(1)粗調:先把物、透鏡、像屏等元件放置於光具座上,依次檢查並調整物、透鏡及屏:的中心,使各元件的中心大致在與導軌平行的同一條直線上,並使物平面、像屏平面和透鏡面相互平行且垂直於光具座導軌。
(2)細調:依靠成像規律進行調節。例如在透鏡焦距測定實驗中 (如右圖1),若物和觀察光屏相距較遠,則移動透鏡時會有兩個不同的位置Ⅰ和Ⅱ,於屏上分別呈現大、小兩個實像。若物的中心處在透鏡光軸上面且光軸與導軌基本平行,則移動透鏡時,大小兩次成像的中心必將重合。若物的中心偏離光軸或導軌與光軸不平行,則移動透鏡時,兩次成像時像的中心不再重合。這時可根據像中心的偏移判斷,調節至共軸等高狀態。(如右圖2),物體P的中心偏離在透鏡光軸之下,則大小兩像P′、P″的中心均偏離光軸,分別位於光軸上方的P′和P″處,小像中心P″離軸較近。
光具座
一般調節的方法是成小像時,調節光屏位置,使P″與屏中心重合;而在成大像時,則調節透鏡的高低或左右,使P′位於光屏中心。依次反覆調節,便可調好。

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