薄透鏡焦距的測量課件

1、薄透鏡焦距的測量-一. 實驗目的:1. 學會簡單光學系統(tǒng)的共軸調(diào)節(jié)。2. 掌握幾種測量薄透鏡焦距的方法。二. 實驗原理:1. 透鏡簡介： 薄透鏡是指其厚度遠遠小于兩球面曲率半鏡 的 透鏡。 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。凸透鏡的焦 距為 正 f 0 。用它觀察物體，起放大作用。 -c. 凹透鏡也稱為負透鏡或發(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。凹透鏡的焦距為負，f 0 。用它觀察物體，起縮小作用。 d. 透鏡的光軸: 通過透鏡光心的直線叫透鏡的光軸。通過透鏡光心, 且垂直兩球面的直線叫透鏡的主光軸。其它通過透鏡光心的直線皆為透鏡的

2、附光軸。主光軸附光軸-2. 透鏡成像公式: 為物距, 為像距, 為焦距。在近軸光束的條件下,薄透鏡的成像公式為: 它們的正.負規(guī)定為:實物.實像時, 為正;透鏡焦距為負。 虛物.虛像時 為負。凸透鏡焦距為正；凹3. 透鏡焦距測量的方法:-LOABBAM 由透鏡成像公式, 當像距 時, , 即當物體即為焦距;也就是說物體正好處于透鏡的焦平面上。上各點發(fā)出的光經(jīng)透鏡后,變?yōu)椴煌较虻钠叫泄?物距(1) 用自準法測量凸透鏡的焦距:用自準法測量凸透鏡焦距的光路圖u = f-（2）用位移法測量凸透鏡的焦距： 當物體 與像屏 的間距 時，透鏡在 區(qū)間移動,可在屏上兩次成像，一次成清晰放大的實像 ,另一次成

3、清晰縮小的實像 。d 為透鏡的位移。用位移法測量凸透鏡焦距的光路圖-由上圖中幾何關(guān)系可得：-(3) 用物距像距法測量凹透鏡的焦距: 實物經(jīng)凹透鏡不能在屏上生成實像，可借助凸透鏡給凹 透鏡生成一個虛物，最后再由凹透鏡生成一個實像。 如圖,在沒有凹透鏡時,物體AB 經(jīng)凸透鏡 L1 后生成縮小倒立的實像 。當 和 間插入凹透鏡 后, 則 便成為凹透鏡 的虛物； 對 而言，物 距 。該虛物經(jīng)凹透鏡再成實像 ，像距 。 -由透鏡成像公式得: 由于: , , ; 故:三. 實驗內(nèi)容:1.光學系統(tǒng)的共軸調(diào)節(jié): 調(diào)節(jié)光學系統(tǒng)共軸,是減小誤差.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.

4、透鏡)的主光軸重 合。具體分兩步進行：a. 粗調(diào):將放置在光具座上的各光學元件靠攏在一起,用眼觀 察,調(diào)節(jié)它們的中心在同一高度,且連線(光軸)平行于導軌。-細調(diào):移動各光學元件,利用透鏡成像規(guī)律,大小不同的像生在 不同位置,調(diào)節(jié)透鏡的高底或左右位置,使這些大小不同的像 的中心在屏上的位置重合, 則說明光學系統(tǒng)已經(jīng)共軸。 2. 用自準法測量凸透鏡的焦距: 在物(屏)與平面鏡之間緩慢移動凸透鏡直到在屏上生成清 晰.明亮的與物等大的倒立實像。每次左移透鏡. 右移透鏡; 計錄測量數(shù)據(jù)，求平均值。要求: 不改變物(屏)位置，測 量六次，結(jié)果以 表示。-3. 用位移法測量凸透鏡的焦距: 要求:在同一D值的

5、條件下測六次,計錄測量數(shù)據(jù)，用公式分 別計算出 f , 將 結(jié)果以 表示。4. 用物距像距法測量凹透鏡的焦距: 要求: 固定凸透鏡的位置不變, 每次同時改變凹透鏡 和像屏的位置,直到得到清晰放大的實像,測量出物距. 像距,計錄測量數(shù)據(jù)。要求測量六次; 分別用公式計算 出 f , 將結(jié)果以 表示。- 用自準法測量凸透鏡的焦距: 在物屏(“1”字屏）與平面鏡之間緩慢移動凸透鏡直到在屏上生成清晰、明亮且與物等大的倒像。要求:每次改變物(屏)位置，測量4次，結(jié)果以 表示。注：1. 測量時記錄的是位置，而不是長度 2. 讀數(shù)時，統(tǒng)一標準：或從光具座左邊或從右邊讀 3.盡量把不動的物件如“1”字屏放在導軌

6、的整數(shù)部位，以便容易算出或估計出f -測量次數(shù)透鏡位置/cm“1”屏位置/cm焦距f/cm1 28.2510.0018.25234平均a，自準法測凸透鏡的焦距- 3. 用位移法測量凸透鏡的焦距: 要求:在不同D值的條件下測4次,記錄測量數(shù)據(jù)，用公式分 別計算出 f , 將 結(jié)果以 表示。注： 1. 測量 4次每次變換D, 向大的方向變0.5或1cm -測量次數(shù)D(cm)d(cm)像屏- 物屏 U2(?。?u1（大）1234平均b，位移法測凸透鏡的焦距10.0090.0080.0060.5038.9021.6018.54- 注意： a. 作為凹透鏡的虛物,凸透鏡一定要生成縮小的實像,讀數(shù)后不變。 b. 選擇凹透鏡的物距u 值，在能成像的前提下盡可能大。 原始數(shù)據(jù)要求每個表格至少算出兩個 f, 簽上自己名字，交老師批改簽字，數(shù)據(jù)處理f用平均誤差法計算, 應考慮儀器誤差=0.05cm4. 用物距像距法測量凹透鏡的焦距: 要求: 凸透鏡得到的虛物位置不變,插入凹透鏡后,移動像屏得到清晰放大的實像,測量出像距,記錄測量數(shù)據(jù)。要求測量4次,每次改變凹透鏡的位置 分別用公式計算出 f。-