[发明专利]一种测量凹透镜焦距的测量方法

说明书

本发明涉及一种测量凹透镜焦距的测量方法，包括钠灯、遮光板、第一凸透镜、光栅、第二凸透镜、第三凸透镜、待测凹透镜和测微目镜，在遮光板上设置有矩形通光孔，可以通过夫琅和费衍射测量待测凹透镜的焦距。本发明结构简单、操作简便，能通过夫琅和费衍射测量待测凹透镜的焦距，只需要测量衍射条纹的间距,无需测量像距与物距。

技术领域

本发明涉及一种测量凹透镜焦距的测量方法。

背景技术

凹透镜是一种常用的光学元件，被广泛用于光学系统。焦距是凹透镜最重要的参数之一，现有测量凹透镜焦距的方法，需要先测量凹透镜的物距和像距，测量过程较为繁琐，测量精度差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种测量凹透镜焦距的测量方法，结构简单、操作简便，能通过夫琅和费衍射测量待测凹透镜的焦距，只需要测量衍射条纹的间距,无需测量像距与物距,提高测量精度。

本发明的技术方案是：一种测量凹透镜焦距的测量方法，包括钠灯、遮光板、第一凸透镜、光栅、第二凸透镜、第三凸透镜、待测凹透镜和测微目镜，在遮光板上设置有矩形通光孔，在测量时，包括如下步骤：（1）沿光线入射方向，依次排列有同轴的钠灯、遮光板、第一凸透镜、光栅、第三凸透镜和测微光镜，打开钠灯，钠灯的光线通过矩形通光孔，入射到第一凸透镜上，经过第一凸透镜形成一束平行光，接着平行光线垂直入射光栅，经过光栅衍射，接着衍射光通过第三凸透镜会聚在第三凸透镜的焦平面B上，通过测微目镜确定第三凸透镜的焦平面并固定测微目镜；（2）将第三凸透镜移除，使用第二凸透镜替换第三凸透镜，光线会聚在第二凸透镜的焦平面A上，此时第二凸透镜的焦平面A上的衍射条纹的间距Δ2存在如下关系：，其中f2为第二凸透镜的焦距，d为光栅常数，λ为钠光波长；（3）在第二凸透镜与测微目镜之间插入待测凹透镜，再通过移动待测凹透镜直到在测微目镜呈现清晰的衍射条纹，测量衍射条纹的间距Δ,根据凹透镜成像公式存在如下关系：，，，其中f为待测凹透镜的焦距，u为焦平面A与待测凹透镜之间的距离，v为焦平面B与待测凹透镜之间的距离，f3为第三凸透镜的焦距，将步骤（2）中的公式 代入公式中得到关系式：，再将代入中得到，再将代入中得到，最后将、、代入中得到：，根据光栅参数d、光波波长λ、第二凸透镜的焦距f2和第三凸透镜的焦距f3及衍射条纹的间距Δ，以及根据关系式计算得到待测凹透镜的焦距f。

进一步的，矩形通光孔位于第一凸透镜的焦平面。

进一步的，矩形通光孔与光栅的平行刻线相互平行。

进一步的，第二凸透镜的焦距小于第三凸透镜的焦距。

进一步的，所述钠灯为普通的低压钠灯，中心波长为589.3nm的黄光。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：结构简单、操作简便，能通过夫琅和费衍射测量待测凹透镜的焦距，只需要测量衍射条纹的间距,无需测量像距与物距,提高测量精度。

为使得本发明的上述目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例的步骤（1）状态的结构示意图；

图2为本发明实施例的步骤（2）状态的结构示意图；

图3为本发明实施例的步骤（3）状态的结构示意图；

图中：100-钠灯；200-遮光板；210-矩形通光孔；300-第一凸透镜；400-光栅；500-第二凸透镜；600-第三凸透镜；700-待测凹透镜；800-测微目镜。

具体实施方式