透鏡焦距測量及光學設計

1、-PAGE . z.大學物理實驗報告課程名稱： 大學物理實驗 實驗名稱： 透鏡焦距測量與光學設計 學院： 化學學院 專業(yè)班級： 應用化學164班 學生： 家玲 *： 5503216130 實驗地點： 物理實驗樓609 實驗時間： 第三周星期一下午15:45點開場 一、實驗目的：1.觀察薄凸透鏡、凹透鏡的成像規(guī)律；2.學習用成像法、共軛法測量凸透鏡焦距；用成像法測量凹透鏡焦距；3.觀察透鏡的像差。4.通過實驗掌握望遠鏡和顯微鏡的根本原理，并在導軌和光座上用透鏡自組望遠鏡和顯微鏡。5.通過實際測量，了解顯微鏡和望遠鏡的主要光學參量。6.了解視覺放大率的概念并學習其測量方法。二、實驗原理： 凸透鏡焦

2、距的測量成像法在近軸光線的條件下，薄透鏡成像的高斯公式為 1/s1/s=1/f擋將薄透鏡置于空氣中時，則焦距為： f=-f=ss/s-sf為像方焦距，f為物方焦距，s為像距，s為物距。 式中的各線距從透鏡中心光心量起，與光線行進方向一致為正，反之為負，如下圖.假設在實驗中分別測出物距s和像距s,即可求出該透鏡的焦距f，但應注意:測得量需添加符號，求得量則根據(jù)求得結果中的符號判斷其物理意義。 2.共軛法使物與屏間的距離D4f并保持不變，沿光軸方向移動透鏡，則必能在像屏上觀察到二次成像.設物距為s1時，得放大的倒立實像；設物距為s2時，得縮小的倒立實像，透鏡兩次成像之間的位移為d，根據(jù)透鏡成像公式

3、，可推得： f=(D2-d2/4D凹透鏡焦距測量成像法 物AB發(fā)出的光線經(jīng)凸透鏡L1后形成一大小適中的實像AB,然后在L1與AB之間放入待測凹透鏡L2，就能使虛物AB產(chǎn)生一實像AB,分別測出L2到AB和AB之間的距離s2,s2即可求出焦距f2.顯微鏡原理：由于經(jīng)過物鏡和目鏡的兩次放大，顯微鏡總的放大率應是物鏡放大率和目鏡放大率e的乘積，即=-e,其中D=250mm是明視距離。望遠鏡原理：.開普勒望遠鏡由兩個凸透鏡組成，物鏡的像方焦點與目鏡的像方焦點重合，如下圖，望遠系統(tǒng)的垂軸放大率僅僅取決于望遠系統(tǒng)的構造參量，與物距無關，即=-.伽利略望遠鏡：伽利略望遠鏡是由薄凸透鏡和厚凹透鏡組成，物鏡的像方

4、焦點與目鏡的像方焦點重合。實驗儀器：光具座、凸透鏡、凹透鏡、光源、物屏、平面反射鏡、水平尺和濾光片等。透鏡40mm，200mm各一件。四、實驗容和步驟：1.成像法測凸透鏡的焦距從透鏡中心光心量起，與光線行進方向一致為正，反之為負，在實驗中分別測出物距s和像距s,即可求出該透鏡的焦距f。共軛法測凸透鏡的焦距粗測凸透鏡焦距，取D4f并保持不變.調(diào)節(jié)箭矢中點與透鏡共軸，并且應使透鏡光軸盡量與光具座導軌平行，往復移動透鏡并仔細觀察，成像清晰時讀數(shù)，使物與屏間的距離D4f并保持不變，沿光軸方向移動透鏡，則必能在像屏上觀察到二次成像.設物距為s1時，得放大的倒立實像；設物距為s2時，得縮小的倒立實像，重復

5、操作取平均值。3.成像法測凹透鏡焦距先使物AB發(fā)出的光線經(jīng)凸透鏡L1后形成一大小適中的實像AB,然后在L1與AB之間放入待測凹透鏡L2，就能使虛物AB產(chǎn)生一實像AB,分別測出L2到AB和AB之間的距離s2,s2即可求出焦距f2.1設計放大倍率為4的開普勒望遠鏡，并對其放大率進展實際測量。設計放大倍率為4的伽利略望遠鏡，并對其放大率進展實際測量。設計一視放大率為15的顯微鏡，目鏡焦距50mm，并對其放大率進展實際測量。五、數(shù)據(jù)記錄與處理1.成像法測凸透鏡的焦距物A透鏡O 像A 焦距f平均焦距f厚透鏡121.12108.3899.405.275.25121.12110.28100.155.2112

6、1.12111.3199.885.28 薄透鏡127.7596.6639.9020.0920.10127.7593.9844.1020.14127.7590.3247.0420.072.共軛法測凸透鏡的焦距物A(cm)透鏡o第一次位置透鏡o第二次位置像Acm焦距f(cm)平均焦距fcm厚透鏡127.75120.50101.1594.405.535.51127.75120.8597.4890.905.50127.75121.1591.7585.385.49薄透鏡127.7596.3573.2040.8420.1920.28127.7597.4865.8235.6820.30127.7598.40

7、59.9231.0020.363.成像法測凹透鏡的焦距物A(cm)輔助凸透鏡O1cm像A、(cm)被測凹透鏡O2cm像A、cm焦距fcm平均焦距f(cm)厚透鏡130.0090.0048.0050.9541.524.294.40130.0094.0046.2749.1242.054.77130.0095.0047.4850.6337.314.13薄透鏡130.00100.0035.9041.2026.008.1410.17130.0094.0046.2752.7237.8211.37130.0091.0048.0053.9241.1011.00不確定度的計算：誤差分析1.薄凹透鏡測量相對不確定度較大的原因科能是在測量時沒有移動到最清晰的像就開場讀數(shù)，導致得到的焦距與其他兩組的相差較大，則相對不確定書也較大。2.沒有標準的平行光源。3.透鏡對于不同頻率的光,焦距不同。4.光具座的標尺本身有誤差，并且讀數(shù)也會造成誤差。5.