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。

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。