2-自組透射式幻燈機(jī)

1、實(shí)驗(yàn)二 自組透射式幻燈機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解幻燈機(jī)的原理和聚光鏡的作用。2、掌握投影系統(tǒng)的具體的光路的調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)器材光具座、聚光鏡、單凸透鏡、幻燈片、光源、影屏實(shí)驗(yàn)原理幻燈機(jī)有透射式和反射式兩種，放映透明畫片的是透射式幻燈機(jī)，簇映不透明的畫片是反射式比燈機(jī)，這里只介紹透射式幻燈機(jī)的放像原理，而反射式的幻燈機(jī)析原理完全 相同，只不過是光源直接照射不透明畫片，由畫片漫反射的光線通過凸透鏡成像組成的 幻燈機(jī)，下面具體介紹透射式幻燈機(jī)析構(gòu)造和成像原理1、透射式幻燈機(jī)析構(gòu)造和成像原理：透射式幻燈機(jī)主要由下面幾個(gè)部分組成(圖2-1)圖2 - 1(1) 光源(ABC)，通常用功率很大的白熾燈置于光源畫中(2) 聚

2、光鏡(L1):由一對(duì)面積比較在而焦距較短的平面凸鏡組合而成，兩凸面相對(duì)放 置，而使折射本領(lǐng)增大，它的作用是將光源發(fā)出的光盡可能的會(huì)聚在幻燈片上，增加屏 幕上像的照度，且使照明度均勻 幻燈片(PQ):被放映的透明底片或玻璃片。(4)放映透鏡(L2 ):它將光源照亮的畫片成放大成實(shí)像于屏上，由于幻燈片置于放欲看到正立的畫面，只帶將幻映透鏡的f和2f之間，放在屏上主成的放大倒立的實(shí)像, 燈片倒置和反插即可。2、聚光鏡的作用：主要有兩點(diǎn)，一是增加屏上成像的照度，二時(shí)可使像的照度均 勻。我們先分析沒有聚光鏡時(shí)的情形，如圖2-2所示：光源（ABC）照明PQ,PQ經(jīng)透鏡L放像于屏P Q從圖中顯見，對(duì)物的中心

3、點(diǎn) 0,光源各處（ABC）各點(diǎn)照射到0的光通量全部能通過透鏡會(huì)聚于0,但對(duì)于物的邊緣點(diǎn) P或Q,光源0?照射到P或Q的光通 量，則全部落在透鏡 L以外，故相應(yīng)的像 點(diǎn)P或Q是完全暗 的：0P之間的各點(diǎn)， 則是光通量從全部通 過到完全不通過的過 渡，故像的照明度中 心為最大，越往外越 小直至零，照度十分 不均勻，從圖2 2 中還可看出，改變光源和物之間的距離，對(duì)像的照度也要下降，如果緊貼幻燈片前放置聚光鏡L1 （圖2-1）, L1使光源（ABC ）成（A B C在L2的平面上，透鏡L2的大小應(yīng)大于或等于（A B C的大小。從光路上看，這相當(dāng)于把光源放在（A B C PQ上任一點(diǎn)和A C上任一點(diǎn)的

4、連線上，當(dāng)然都通過透鏡L2。即不論物上的那一點(diǎn)（從中心0到邊緣P或Q）, 都得到光源的各部分（從 B到A到C）照明，且全部能通過透鏡 L2，因此，像的照度將是 均勻的，3、對(duì)聚光鏡和放映透鏡的選擇和配合聚焦的選擇和配合一般根據(jù)屏上像的放大率N,底片 PQ和屏之間的距離D2= S2+S2來計(jì)算所需放映透鏡的焦距f2,然后再根據(jù)光源與放映透鏡的距離Di = Si+S來確定聚光透鏡的焦距(如圖2 1) 放映透鏡焦距的選擇：(2 1)根據(jù)：N = S2/S2D2 = S2+S2對(duì)L2有：丄丄丄f2S2S2由(2-1) (2-2) (2-3)三式可得：S2S2S21 NS2 1 NS2 1S2S2ND2

5、N2(2 4)(2-4)式為確定放映透鏡焦距的公式。聚光鏡焦距的選擇：由光路原理圖2 2可知:D1 S SS15丄丄丄f1 s 由(2-1) (2-2)兩式得S2N 1由(2-5)、 (2-6)、(2-8) 得:S1D1S1D1S2由(2-6)、 (2-7)、(2-8) 得:S1 SiTS1S2S2 NS2D2 S2D1D2N 1D1D2D2N 1N 1D1D2D2N 1N 1S1S1S (2 5)(2 6)(2 7)(2 8)(2 9)(2 10)D2D；1N 1 N 1 2 Di(2-10)式為聚光鏡焦距選擇公式有時(shí)也可根據(jù)放大率N和給定的透鏡(f1和f2已知)來計(jì)算各元件的位置(確定D1

6、D2、Ss1、s2s2)。這部分的計(jì)算方法，由同學(xué)們自行推證。(2)對(duì)孔徑大小和像差的要求：要使光源對(duì)幻燈片的照度要強(qiáng)而均勻，所以要求聚光鏡的直徑d1要大于底片PQ的線度。同時(shí)，聚光鏡的孔徑角(為邊緣光線和光軸間的夾角如圖2 3)越大，能通過聚光鏡的光通量越大，也即是聚光鏡的相對(duì)孔徑d1/f1要大，即要求f1要短，但這樣會(huì)使聚光鏡的球面像差突出，所以常用兩塊平凸透鏡組合可成(因如果用兩塊相同的透鏡其組合焦距近似等于一塊透鏡焦距之一半，即f號(hào)，此時(shí)球面像差接近最小值；這什么？)放映透鏡的焦距確定后，則像，即d2ACSiS1 AC要求它的直徑d2總要大于光源的才不致使光通量損失放映透鏡的 性能決定著屏幕上成像的質(zhì)量，一般都采用復(fù)合消色差透鏡實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、組裝放大率N=5的幻燈機(jī)。(1) 測出給定透鏡的焦距f1、f2及幻燈片的線度，計(jì)算出D1,D2。把計(jì)算出SS2、S1S2方法和結(jié)果寫在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上。(2) 根據(jù)計(jì)算和要求，設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)步驟，將N=5的幻燈片裝置好，調(diào)節(jié)步驟要簡明地寫在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上。注意：要求裝置好的幻燈機(jī)各元件共軸，其光軸與光具座導(dǎo)應(yīng)平行，成像要明亮、 清晰、均勻。(3) 把支好的幻燈機(jī)各元件的實(shí)際位置、放大率和理論計(jì)算值記錄于表2-1中并將 實(shí)際的放大率與理論放大率進(jìn)行比較，算出百分誤差。在D2=1.2m 時(shí)的組裝值。2、用給定透鏡組裝幻燈機(jī)，要求D2是夠大（D