[发明专利]一种基于电光调制的薄凸透镜焦距测量装置及方法

说明书

本发明属于光学透镜焦距测量技术领域，具体涉及一种基于电光调制的薄凸透镜焦距测量装置及方法，用电信号调制光源，使光源发出带有调制信号的光，光经过待测透镜后，由光电转换模块将接收到的光信号转变为电信号，再通过解调模块将其解调为原始电信号，原始电信号在示波器上显示；调整待测透镜到光源的距离，用示波器观测电信号幅值的变化，当观测到电信号出现最大幅值时，待测透镜与光源间的距离即为待测透镜的焦距；集光学、电学、通讯等知识点于一体，实现了用电学的方法测量光学透镜的焦距；其原理科学，实验调整简单，数据便于观测，稳定性高，测量精度高。

技术领域：

本发明属于光学透镜焦距测量技术领域，具体涉及一种基于电光调制的薄凸透镜焦距测量装置及方法，用电学的方法实现对光学器件焦距的测量，测量精度高，操作简便。

背景技术：

测量薄凸透镜的焦距是大学物理实验中一项基本的实验，目前常用的测量方法有自准法、共扼法。例如中国专利CN201720118329.7公开了一种测量薄凸透镜焦距的实验装置，该装置包括光具座，点光源，透镜框，标准薄凸透镜，待测薄凸透镜，光强检测探头，支架，导线，显示屏，激光校准装置，利用所述激光校准装置完成光学系统同轴等高的调节；调整支架高度使得激光发射器所发出的激光能够通过校准器的中心；通过观察所述的支架底部指针与所述光具座上标尺重合的位置来读取所述的点光源、标准薄凸透镜、待测量薄凸透镜、光强检测探头的坐标；移动光强检测探头的位置，观察显示屏上光强读数变化，研究待测薄凸透镜像方空间的光强分布情况，寻找光强最大值的位置，从而找到待测薄凸透镜的焦点位置，最终实现对待测薄凸透镜焦距测量的目的；该方法依赖光强读数寻找光强最大值对应的待测透镜的位置，光源、物屏和像屏选取的不同,也会对光强读数带来一定的影响，测量结果可能会出现较大误差。中国专利CN201720219441.X公开了一种测量薄凸透镜焦距的实验仪器，利用CCD相机捕捉成像光斑，在数值、图像上精确判断成像光斑的大小、强度，能够快速精确测量的同时也可以清晰直观地展示出薄透镜成像规律，并辅助学生加深对成像规律的理解，实现自动、手动两种模式测量薄凸透镜焦距的实验仪器，包括：点光源，可调节光阑，薄凸透镜组件，像屏，遮光筒，外壳，活动轨道，调节档杆，传动装置，红外测距装置，显示屏，CPU控制器；该方法基于共轭原理，成像的判断依赖于相机的成像质量，而且测量方法依赖于CPU控制，比较复杂，不适合作为大学物理实验的教学内容。现有必要研发一种操作简便、稳定性高且测量精度高的薄凸透镜的测量方法。

发明内容：

本发明为了克服现有技术存在的缺点，提供一种基于电光调制的薄凸透镜焦距测量装置及方法，用电学的方法实现对光学器件焦距的测量，测量精度高，操作简便。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于电光调制的薄凸透镜焦距测量方法，用电信号调制光源，使光源发出带有调制信号的光，光经过待测透镜后，由光电转换模块将接收到的光信号转变为电信号，再通过解调模块将其解调为原始电信号，原始电信号在示波器上显示；调整待测透镜到光源的距离，用示波器观测电信号幅值的变化，当观测到电信号出现最大幅值时，待测透镜与光源间的距离即为待测透镜的焦距。

进一步的，基于电光调制的薄凸透镜焦距测量方法的具体步骤为：

(1)搭建测量装置：在光具座上从左至右依次放置点光源、待测透镜和光电转换模块,调节使光路共轴；将点光源与电光调制模块电连接，将电光调制模块与信号源电信号连接；将光电转换模块与解调模块电信号连接，将解调模块与示波器电信号连接；解调模块能够将接收到的调制电信号解调为原始信号，原始信号波形能够在示波器上显示；

(2)打开信号源、电光调制模块、解调模块和示波器的开关，设置信号源波形，电光调制模块发出调制电信号，驱动点光源发光；光路通过待测透镜后，由光电转换模块将接收到的光信号转变为电信号并输入到解调模块，解调模块将接收到的电信号解调为所设置的波形信号，波形在示波器上显示；