薄透鏡焦距的測量(lzw)

1、得分教師簽名批改日期深 圳 大 學 實 驗 報 告 課程名稱： 大學物理實驗（一） 實驗名稱： 薄透鏡焦距的測量 學院： 專業(yè)： 班級： 組號： 指導教師： 報告人： 學號： 實驗時間： 年 月 日 星期 實驗地點 科 技 樓 90 實驗報告提交時間： 一、實驗?zāi)康腶學會簡單光學系統(tǒng)的共軸調(diào)節(jié)；b掌握幾種測量薄透鏡焦距的方法。二、實驗原理： 薄透鏡是指其厚度比兩球面的曲率半徑小得多的透鏡。透鏡分為兩大類：一類是凸透鏡（也稱為正透鏡或會聚透鏡），對光線起會聚作用。焦距越短，會聚本領(lǐng)越大。另一類是凹透鏡（也稱負透鏡或發(fā)散透鏡），對光線起發(fā)散作用。焦距越短，發(fā)散本領(lǐng)越大。在近軸光束（靠近光軸并且與光

2、軸的家教很小的光線）的條件下，薄透鏡（包括凸、凹透鏡）的成像公式為：（1）式中：為物距；為像距；為焦距。它的正、負規(guī)定為：實物、實像時，、為正；虛物、虛像時，為正，為負；凸透鏡為正，凹透鏡為負。利用上式測定焦距，可以有幾種方法，除了本實驗中的方法以外，還可用焦距儀測量。利用上式時必須滿足：a. 薄透鏡；b. 近軸光線。實驗中常采取的措施是：a. 在透鏡前加一光闌以去邊緣光線；b. 調(diào)節(jié)各元件使之共軸。一般透鏡中心厚度有幾毫米，也會給測量帶來一定的誤差。當不考慮透鏡厚度時，會有百分之幾的誤差，這是允許的。1. 凸透鏡焦距的測量方法（1）物距像距法由實驗分別測出物距及像距，利用（1）式，求出焦距：

3、（2）（2）自準法從（1）式可知，當像距時，即當物體上各點發(fā)出的光經(jīng)透鏡后，變?yōu)椴煌较虻钠叫泄鈺r，物距即為透鏡的焦距。該方法利用實驗裝置本身產(chǎn)生平行光，故為自準法，見下圖。（3）位移法當物AB與像屏的間距時，透鏡在D間移動可在屏上兩次成像，如下圖所示，一次成放大的像，另一次成縮小的像。由公式（1）與圖中的幾何關(guān)系可得：（3）（4）由上兩式右邊相等得：（5）將（5）式代入（3）式得：（6）式中：為物與像屏的間距；為透鏡移動的距離。2. 凹透鏡焦距的測量方法因?qū)嵨锝?jīng)凹透鏡后，不能在屏上生成實像，故測其焦距時總要借助一個凸透鏡，使凸透鏡給凹透鏡生成一個虛像，最后再由凹透鏡生成一個實像。（1）物距像

4、距法如下圖所示，在沒有凹透鏡時，物AB經(jīng)凸透鏡后將成實像于，在和間插入凹透鏡后，便稱為了的物，但不是實物，而為虛物。對而言，物距。該虛物由凹透鏡再成實像于，像距。由透鏡成像公式（1）得：注意到這時，故必有。（2）自準法凸透鏡成像于，在與之間插入凹透鏡及平面反射鏡。移動，當位于的第一焦點時，則發(fā)出的是平行光，根據(jù)光路可逆原理，最后必定在點形成一個與原物等高、倒立的實像。這時：三、實驗儀器： 光具座及配件、凸透鏡、凹透鏡、平面反射鏡。四、實驗內(nèi)容和步驟： 1. 光學系統(tǒng)的共軸調(diào)節(jié)共軸調(diào)節(jié)是光學測量的先決條件，也是減少誤差、確保實驗成功的重要步驟。所謂“共軸”，是指各光學元件（如光源、物、透鏡等）的

5、主光軸重合。由于在光具光具座上進行，所以須使光軸平行于光具座導軌的刻度線。具體調(diào)節(jié)分兩步進行：a. 粗調(diào)。將安置于光具座上的各光學元件靠攏在一起，用眼觀察，并調(diào)節(jié)它們的中心使它們處在同一高度，且連線（光軸）平行于導軌。b. 細調(diào)。將各光學元件按實驗要求移開，利用透鏡成像規(guī)律進一步調(diào)整，移動透鏡及屏時，將大小不同的像生成在不同的位置。若這些大小不等的像的中心在屏上的位置重合，則說明系統(tǒng)已共軸；若在移動透鏡的過程中，像的中心位置不重合，則應(yīng)調(diào)節(jié)透鏡的高低或左右位置。2. 測凸透鏡的焦距a. 用物距像距法測6次，每次測量應(yīng)改變物距，分別代入公式（2）求，將結(jié)果表示成。b. 用自準法測6次求平均值，結(jié)

6、果以表示。注意：在用自準法測凸透鏡焦距時，可發(fā)現(xiàn)不用反射鏡，透鏡本身也會產(chǎn)生反射像，在實驗中應(yīng)加以鑒別。c. 用位移法測6次。在同一值下測6次，以公式（6）分別算出，并將結(jié)果表示成。3. 測凹透鏡的焦距a. 以物距像距法測6次，每次改變物距，測像距，分別代入公式（2）求，結(jié)果以表示。b. 用自準法測6次，將結(jié)果以表示。注意：在測量凹透鏡的焦距時，測得的數(shù)據(jù)誤差往往較大，原因主要有4個方面：共軸沒有調(diào)節(jié)好；選凸透鏡成的小像作為物；選擇物距值沒有盡可能的大；沒有認真判斷像的清晰位置。五、數(shù)據(jù)記錄： 組號： ；姓名 用自準法測量凸透鏡焦距：測次左右平均屏位置焦距f123456平均 用位移法測量凸透鏡

7、焦距：測次D/cmd/cmf =(D*D-d*d)/4D123456平均凹透鏡焦距的測量：測次虛像位置/cm凹透鏡位置/cm屏位置/cm123456平均六、數(shù)據(jù)處理：七、實驗結(jié)果與討論：八：問答題1利用f=(D*D-d*d)/4D測量凸透鏡焦距有什么好處？ 答：涉及測量量少，減少誤差。2為什么本試驗中利用1/u+1/v=1/f測量焦距時，測量u和v都用有毫米刻度的米尺就可以滿足？設(shè)透鏡由于色差和非近軸光線引起的誤差是1/100。答：由，得。即所以總誤差可以控制在6以內(nèi)，對測量結(jié)果影響不大。3 如果測得多組uv值，然后以u+v為縱軸，以uv為橫軸，作出實驗的曲線屬于什么類型？如果利用曲線求出透鏡的焦距f?答: 所以以為縱軸，為橫軸做出的曲線應(yīng)為過原點的一條直線，曲率為。故。指導教師批閱意見：成績評定：預(yù)習（20分）操作及記錄（40分）數(shù)據(jù)處理及思考題（40分）報告整體印