薄透鏡焦距的測(cè)定

1、薄透鏡焦距的測(cè)定 龍?jiān)峦?2021294333【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?掌握光路調(diào)整的根本方法；2學(xué)習(xí)幾種測(cè)量薄透鏡焦距的實(shí)驗(yàn)方法?！緦?shí)驗(yàn)儀器】照明光源鈉光燈、物屏、白屏、光具座、平面鏡、待測(cè)透鏡等。【實(shí)驗(yàn)原理】透鏡的厚度相對(duì)透鏡外表的曲率半徑可以忽略時(shí)，稱為薄透鏡。薄透鏡的近軸光線成像公式為1ls為物距，s為像距，f為像方焦距。其符號(hào)規(guī)定如下：實(shí)物與實(shí)像時(shí)取正，虛物與虛像時(shí)取負(fù)；f為透鏡焦距，凸透鏡取正，凹透鏡取負(fù) 。圖1凸透鏡自準(zhǔn)法1凸透鏡焦距的測(cè)量原理(1)自準(zhǔn)直法光源置于凸透鏡焦點(diǎn)處，發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)凸透鏡后成為平行光，假設(shè)在透鏡后放一塊于主光軸垂直的平面鏡，將此光線反射回去，反射光再經(jīng)過(guò)凸透鏡后仍

2、會(huì)聚于焦點(diǎn)上，此關(guān)系稱為自準(zhǔn)原理。如果在凸透鏡的焦平面上放一物體，如圖1所示，其像也在該焦平面上，是大小相等的倒立實(shí)象，此時(shí)物屏至凸透鏡光心的距離便是焦距。圖2實(shí)物成實(shí)像法(2)用實(shí)物成實(shí)像求焦距如圖2所示，用實(shí)物作為光源，其發(fā)出的光線經(jīng)會(huì)聚透鏡后，在一定條件下成實(shí)像，可用白屏接取實(shí)像加以觀察，通過(guò)測(cè)定物距和像距，利用1式即可算出焦距。圖3共軛法3共軛法如圖3所示，如果物屏與像屏的距離D保持不變，且D 4f，在物屏與像屏間移動(dòng)凸透鏡，可兩次成像。當(dāng)凸透鏡移至O1處時(shí)，屏上得到一個(gè)倒立放大實(shí)象A1B1,當(dāng)凸透鏡移至O2處時(shí)，屏上得到一個(gè)倒立縮小實(shí)象A2B2，由圖2可知，透鏡在O1處時(shí)：2透鏡移至

3、O2處時(shí)：3由此可得：4測(cè)出D和d，即可求得焦距。2凹透鏡焦距的測(cè)量原理利用虛物成實(shí)像求焦距： 圖4如圖4所示，先用凸透鏡L1使AB成實(shí)象A1B1，像A1B1便可視為凹透鏡L2的物體虛物所在位置，然后將凹透鏡L2放于L1和A1B1之間，如果O1A1 4f，在物屏與像屏間移動(dòng)凸透鏡，可得一大一小兩次成像。假設(shè)兩個(gè)像的中心重合，即表示已經(jīng)共軸；假設(shè)不重合，可先在小像中心作一記號(hào)，調(diào)節(jié)透鏡的高度使大像的中心與小像的中心重合。如此反復(fù)調(diào)節(jié)透鏡高度，使大像的中心趨向小像中心大像追小像，直至完全重合。2凸透鏡焦距的測(cè)量由于實(shí)驗(yàn)中要人為地判斷成像的清晰，考慮到人眼判斷成像清晰的誤差較大，常采用左右逼近測(cè)讀法

4、測(cè)定屏或透鏡的位置，即從左至右移動(dòng)屏或透鏡，直至在物屏或像屏上看到清晰的像，這就是左右逼近測(cè)讀法。(1)自準(zhǔn)直法：參看圖1，平面鏡靠在凸透鏡后，固定物屏位置，采用左右逼近測(cè)讀法測(cè)定透鏡位置，即從左至右移動(dòng)透鏡，直至在物屏上看到與物大小相同的清晰倒像，記錄此時(shí)透鏡的位置；再?gòu)挠抑磷笠苿?dòng)透鏡，直至在物屏上看到與物大小相同的清晰倒像，記錄此時(shí)透鏡的位置。重復(fù)3次。記錄透鏡的位置，計(jì)算焦距。物屏透鏡fcm(2)用實(shí)物成實(shí)像法：參看圖2，將物屏、透鏡固定在導(dǎo)軌上，間距大于焦距可利用自準(zhǔn)法數(shù)據(jù)，利用左右逼近測(cè)讀法，從左至右移動(dòng)像屏找到清晰的圖像，再?gòu)挠抑磷笠苿?dòng)像屏，找到清晰的圖像，重復(fù)3次。記錄此時(shí)物屏、

5、透鏡、像屏的位置，計(jì)算焦距。物屏透鏡像屏scmscmfcm3共軛法：參看圖3，固定物屏和像屏的位置，使D 4f可利用自準(zhǔn)法數(shù)據(jù)，采用左右逼近測(cè)讀法分別測(cè)定凸透鏡在像屏上成一大一小兩次像的位置，重復(fù)3次,計(jì)算焦距。物屏透鏡位置1透鏡位置2像屏DcmLcmfcm3凹透鏡焦距的測(cè)量虛物成實(shí)像法：參看圖4安置好光源、物屏、凸透鏡和像屏，使像屏上形成縮小清晰的像，用左右逼近測(cè)讀法測(cè)定像屏的位置，同時(shí)固定物屏和凸透鏡。在凸透鏡和像屏之間放入凹透鏡，移動(dòng)像屏，直至像屏上出現(xiàn)清晰的像，用左右逼近測(cè)讀法測(cè)定像屏的位置，并記錄凹透鏡的位置，重復(fù)3次，計(jì)算凹透鏡的焦距。注意符號(hào)。AB位置cmAB位置cmL2位置cm

6、scmscmfcm【考前須知】1在使用儀器時(shí)要輕拿、輕放，勿使儀器受到震動(dòng)和磨損。2調(diào)整儀器時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按各種儀器的使用規(guī)那么進(jìn)行，仔細(xì)地調(diào)節(jié)觀察，冷靜地分析思考，切勿急躁。3任何時(shí)候都不能用手去接觸玻璃儀器的光學(xué)面，以免在光學(xué)面上留下痕跡，使成像模糊或無(wú)法成像。如必須用手拿玻璃儀器部件時(shí)，只準(zhǔn)拿毛面，如透鏡四周，棱鏡的上、下底面，平面鏡的邊緣等。4當(dāng)光學(xué)外表有污痕或手跡時(shí)，對(duì)于非鍍膜外表可用清潔的擦鏡紙輕輕擦拭，或用脫脂棉蘸擦鏡水擦拭。對(duì)于鍍膜面上的污痕那么必須請(qǐng)專職教師處理?！緮?shù)據(jù)表格】1. 會(huì)聚透鏡焦距的測(cè)量1物象距法：物距cm23.8021.0925.6020.8019.89像距cm9.

7、459.159.318.859.062貝塞爾法(cm)63.0068.0073.0078.0083.00(cm)11.8922.0628.7035.4641.653自準(zhǔn)直法12345cm14.8514.8914.9114.9314.982. 發(fā)散透鏡焦距的測(cè)定cm12.5011.6013.1011.9012.50 (cm)6.406.006.105.905.90【數(shù)據(jù)處理及結(jié)果】1、 會(huì)聚透鏡焦距的測(cè)量（1） 物象距法：由 得：= cm cm (cm) (cm) (cm) (cm)故 cm（2） 貝塞爾法由 得 cm cm cm cm cm cm故 cm（3） 自準(zhǔn)直法： cm故 cm2、 發(fā)散透鏡焦距的測(cè)定由 得： cm故 cm【討論】1. 分析本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差,對(duì)于物距像距法,主要是測(cè)量物屏,透鏡及像位置時(shí),滑座上的讀數(shù)準(zhǔn)線和被測(cè)平面是否重合,如果不重合將帶來(lái)誤差。對(duì)于位移法測(cè)凸透鏡焦距,不存在這一問(wèn)題。通過(guò)上述兩種方法測(cè)透鏡焦距符合程度來(lái)確定系統(tǒng)誤差對(duì)結(jié)果的影響。本實(shí)驗(yàn)的偶然誤差主要是人眼觀察,成像清晰度引起的誤差,由于人眼對(duì)成像的清晰分辨能力有限,所以觀