[实用新型]薄凹透镜焦距自动测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于物理实验仪器的设计与制造技术领域，尤其涉及一种薄凹透镜焦距自动测量装置。

背景技术

在大学物理实验中，薄透镜焦距的测量是最基本的实验。常用的测量方法有：自准法、物距-像距法、共轭法以及透镜组合法。测量薄凹透镜的焦距主要采用透镜组合法。无论哪种方法，都需要人眼去判断成像的清晰程度，进而确定像屏位置。由于个人的视觉习惯不同和像差的限制，因此，像屏位置一般很难准确确定，测量结果的精度一般都不高。此外光源、物屏和像屏选取的不同，也会对成像清晰程度的判断带来一定的影响。综上所述，如果这些影响因素叠加，测量结果可能会出现较大误差。

现有技术中有如下光学原理：如果图像不清晰，特别是边缘模糊时，是由于实物边缘点发出的光线并没有汇聚到像屏上造成的。因此当图像清晰时，即光线汇聚于像屏上时光照强度为最大。依据上述光学原理可以进行薄凹透镜焦距的测量。

具体地，当物屏到凹透镜卡槽的距离为定值a时，根据凹薄透镜成像公式（1）：

f=uvu+v---(1),]]>

其中，u为物距，v为像距，得到测量凹透镜焦距的公式（2）:

f=(b-a)(c-a)c---(2).]]>

基于a值、图像清晰时物屏到像屏的第一距离b和物屏到像屏的第二距离c，利用上述公式（2）即可计算得到待测凹透镜的焦距f。但是，至今仍然没有利用上述技术实现薄凹透镜焦距的测量装置。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种薄凹透镜焦距自动测量装置，利用背景技术中所介绍的光学原理和相应技术有效地提高薄凹透镜焦距的测量精度。

根据本实用新型的一个方面，提供一种薄凹透镜焦距自动测量装置，所述装置包括：LED光源、光源滤镜、黑色带孔物屏、可滑动挡板、凸透镜、凹透镜卡槽、光强传感器、黑色像屏、传动杆、电动机、液晶显示屏、CPU控制器、启动开关、超声波测距传感器、运行底座和支架、装置外壳和状态指示灯。

优选地，所述CPU控制器是所述装置的中央控制器，负责所有输入数据的处理和控制信号的输出；

所述LED光源为所述装置提供光源；

所述光源滤镜是一凸透镜，所述LED光源设置在所述光源滤镜的焦平面上，以保证射到所述黑色带孔物屏上的光线为平行光线；

所述黑色带孔物屏是一带有1字形孔的黑色面板；

所述可滑动挡板用于使所述装置内各光学器件相对于外界密封，从而使凹透镜焦距测量过程不会受到外界光线的影响；

所述凸透镜用于与待测凹透镜形成组合透镜，从而进行凹透镜焦距的测量；

所述凹透镜卡槽是一半圆形卡槽，用于容纳待测凹透镜；

所述光强传感器附着在所述黑色像屏上，以进行光强度的检测，并将检测结果送至所述CPU控制器进行处理；

所述黑色像屏固定在所述传动杆上，可随所述传动杆移动；

所述电动机驱动所述传动杆的移动；

所述传动杆带有螺纹，在所述电动机的驱动下带动固定在其上的所述黑色像屏移动；

所述超声波测距传感器固定在所述黑色带孔物屏的下端，以测量所述黑色带孔物屏和所述黑色像屏之间的距离，并将测量结果送至所述CPU控制器进行处理；

所述运行底座和支架支持所述装置的各光学器件，并保证各光学器件的光心均处于同一高度；