题目
设平行光管物镜L的焦距f’=1000mm,顶杆与光轴的距离a=10mm,如果推动顶杆使平面镜倾斜,物镜焦点F的自准直像相对于F产生了y=2mm的位移,问平面镜的倾角为多少?顶杆的移动量为多少?
设平行光管物镜L的焦距f’=1000mm,顶杆与光轴的距离a=10mm,如果推动顶杆使平面镜倾斜,物镜焦点F的自准直像相对于F产生了y=2mm的位移,问平面镜的倾角为多少?顶杆的移动量为多少?
题目解答
答案
如下:
解析
考查要点:本题主要考查自准直法在测量微小角度中的应用,涉及平面镜倾角与像位移的关系,以及顶杆移动量的计算。
解题核心思路:
- 平面镜倾角的计算:利用自准直法中像位移公式 $y = 2f'\theta$,通过已知的像位移 $y$ 和物镜焦距 $f'$ 直接求解倾角 $\theta$。
- 顶杆移动量的计算:通过几何关系建立顶杆移动量 $x$ 与倾角 $\theta$ 的联系,结合小角度近似 $\theta \approx \tan\theta$ 进行推导。
破题关键点:
- 公式选择:明确自准直法中像位移与倾角的关系公式,以及顶杆移动量与倾角的几何关系。
- 单位统一:所有长度单位需保持一致(本题均为毫米)。
平面镜倾角 $\theta$ 的计算
根据自准直法原理,像位移 $y$ 与平面镜倾角 $\theta$ 的关系为:
$y = 2f'\theta$
将已知 $y = 2\,\text{mm}$,$f' = 1000\,\text{mm}$ 代入公式:
$\theta = \frac{y}{2f'} = \frac{2}{2 \times 1000} = 0.001\,\text{rad}$
顶杆移动量 $x$ 的计算
顶杆移动量 $x$ 与倾角 $\theta$ 的几何关系为:
$\theta \approx \frac{x}{a}$
其中 $a = 10\,\text{mm}$ 为顶杆与光轴的距离。联立 $\theta = 0.001\,\text{rad}$,得:
$x = a\theta = 10 \times 0.001 = 0.01\,\text{mm}$