實(shí)驗(yàn)7測(cè)定薄透鏡的焦距

1、實(shí)驗(yàn)7測(cè)定薄透鏡的焦距實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握光具座上各元件的共軸、等高調(diào)節(jié)。2 掌握用自準(zhǔn)直法、二次成像法位移法測(cè)定凸透鏡焦距的原理和方法，掌握 用物距像距法測(cè)定凹透鏡的焦距。3.掌握用標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定測(cè)量結(jié)果。實(shí)驗(yàn)儀器光具座、光源、凸透鏡、凹透鏡、平面鏡、光屏等。實(shí)驗(yàn)原理一、凸透鏡焦距的測(cè)量原理1. 薄透鏡成像公式當(dāng)成像光線為近軸光線時(shí)，薄透鏡的成像公式為1式中的p表示物距，p'為像距，f為焦距。對(duì)于實(shí)物p為正，虛物p為負(fù);實(shí)像p'為 正，虛像p'為負(fù);凸透鏡f為正，凹透鏡f為負(fù)。2. 自準(zhǔn)直法在光具座上，如果將發(fā)光物安放在凸透鏡的焦平面上時(shí)，它發(fā)出的光線通過(guò)透 鏡變成平行

2、光線，經(jīng)與主光軸垂直的平面反射鏡反射后，再次經(jīng)過(guò)透鏡，將在透鏡 焦平面上得到清晰的發(fā)光物的像。調(diào)整發(fā)光物和凸透鏡之間的距離，當(dāng)像與物重合 時(shí)，分別讀出物與透鏡位置XP及X,即得焦距：f Xp X23二次成像法位移法使物與像之間得距離L大于4f,并保持L不變。然后調(diào)整凸透鏡的位置，在像 屏上得到一個(gè)放大的像；繼續(xù)移動(dòng)凸透鏡，在像屏上得到一個(gè)縮小的像。測(cè)出透鏡 在兩次成像之間移動(dòng)的距離是I，便由下式算出f:2 23L2124L、凹透鏡焦距的物距像距法測(cè)量讓物經(jīng)凸透鏡成像于某一位置，然后在凸透鏡與像之間插入一焦距為f的凹透鏡，此時(shí)第一次成的像即為凹透鏡的虛物，經(jīng)凹透鏡后最終可成像于另一個(gè)位置。根據(jù)1

3、式，只要測(cè)出p和p',就可以計(jì)算出凹透鏡焦距f實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟對(duì)光具座進(jìn)行共軸、等高等調(diào)節(jié)后，完成以下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:、測(cè)凸透鏡的焦距1 自準(zhǔn)直法:完成表7-1的測(cè)量?jī)?nèi)容。2 二次成像法位移法:完成表7-2的測(cè)量?jī)?nèi)容。、用物距像距法測(cè)定凹透鏡的焦距:完成表7-3的測(cè)量?jī)?nèi)容實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表7-1自準(zhǔn)直法測(cè)凸透鏡的焦距xp = cm單位：cm次數(shù)i123456凸透鏡位置凸透鏡位置xix 25.86 cm旋轉(zhuǎn)180后位置Xi25.87凸透鏡焦距粗測(cè)值Xi(XiXi )/2f 15.86 cm表7-2二次成像法測(cè)凸透鏡的焦距xp= cm xq= cm L=|xp-xq|= cm單位：cm次數(shù)i12345

4、6透鏡位移的平均值hil 26.03 cml2iuA(T) 0.028 cml i |hi 12ih 'I表7-3用物距像距法測(cè)定凹透鏡的焦距xp= 93.20 cm xq= cm單位：cm次數(shù)i123456凹透鏡位置Xn67.5567.52凹透鏡的位置旋轉(zhuǎn)180后位置X1ix-,67.56 cmX1i(X1iX1J/2uA(X1)0.017 cmIx1iX1數(shù)據(jù)處理一、測(cè)凸透鏡的焦距1 自準(zhǔn)直法凸透鏡的位置1 61x Xi 25.88 25.85 25.84 25.86 25.86 25.8425.86 cm6 i i6凸透鏡焦距的粗測(cè)值f 15.86 cm2 二次成像法位移法在本實(shí)

5、驗(yàn)中，有u(Xp) u(Xq) u(L) m(x)、3 0.05/_ 3 0.029 mm凸透鏡位置的平均值-1 61lli26.10 25.95 26.05 25.95 26.05 26.1026.03 cm6 i i6凸透鏡位置的A類不確定度UA(l),5i1(li l)2，310 苗 OE 0.。22 OE Od O.°720.028 mm凸透鏡位置的B類不確定度Ub(I)m(l)、30.05/、30.029 mm凸透鏡位置的總標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(l)v'uA() uB(l)VO.0282_0.0292 0.0403 mm凸透鏡焦距的最正確估計(jì)值平均值2 2f L 12 2

6、72.9026.03“ “15.90 cm4L4 72.90凸透鏡焦距的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度Uc(f )L212 24L2u2(L)12Lu2(1)72.90226.0324 72.9020.0292226.032 72.900.04031.083 10 20.01 cm凸透鏡焦距的測(cè)量結(jié)果f f uc(f)(15.90 0.01) cm】、測(cè)凹透鏡的焦距凹透鏡位置的平均值1 61x1-冷67.60 67.56 67.52 67.60 67.50 67.5467.56 cm6 i 16凹透鏡位置的A類不確定度Ua(XJJ 代 (X1iX1)2懇0.0420.0020.04 20.0420.0620.0220.017 mm凹透鏡位置的B類不確定度Ub(xJm(xj. 3 0.05/ 3 0.029 mm凹透鏡位置的總標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(x1)uA(X) uB(x1) v'0.01720.02920.034 mm凹透鏡的物距和像距px1 xq67.56 77.6510.09 cmp|x1 xp 67.56 93.20 25.64 cmu(p) u(p)u2(xj u2(Xp)i'22.0.0340.0290.045 mm凹透鏡焦距的最正確估計(jì)值平均值10.09 25.6416.64 cm10.0925.6