薄透鏡焦距的測定

1、薄透鏡焦距的測定 龍月通 2021294333【實驗目的】1掌握光路調整的根本方法；2學習幾種測量薄透鏡焦距的實驗方法?！緦嶒瀮x器】照明光源鈉光燈、物屏、白屏、光具座、平面鏡、待測透鏡等。【實驗原理】透鏡的厚度相對透鏡外表的曲率半徑可以忽略時，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。其符號規(guī)定如下：實物與實像時取正，虛物與虛像時取負；f為透鏡焦距，凸透鏡取正，凹透鏡取負 。圖1凸透鏡自準法1凸透鏡焦距的測量原理(1)自準直法光源置于凸透鏡焦點處，發(fā)出的光線經過凸透鏡后成為平行光，假設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，反射光再經過凸透鏡后仍

2、會聚于焦點上，此關系稱為自準原理。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象，此時物屏至凸透鏡光心的距離便是焦距。圖2實物成實像法(2)用實物成實像求焦距如圖2所示，用實物作為光源，其發(fā)出的光線經會聚透鏡后，在一定條件下成實像，可用白屏接取實像加以觀察，通過測定物距和像距，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凸透鏡，可兩次成像。當凸透鏡移至O1處時，屏上得到一個倒立放大實象A1B1,當凸透鏡移至O2處時，屏上得到一個倒立縮小實象A2B2，由圖2可知，透鏡在O1處時：2透鏡移至

3、O2處時：3由此可得：4測出D和d，即可求得焦距。2凹透鏡焦距的測量原理利用虛物成實像求焦距： 圖4如圖4所示，先用凸透鏡L1使AB成實象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凸透鏡，可得一大一小兩次成像。假設兩個像的中心重合，即表示已經共軸；假設不重合，可先在小像中心作一記號，調節(jié)透鏡的高度使大像的中心與小像的中心重合。如此反復調節(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凸透鏡焦距的測量由于實驗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，常采用左右逼近測讀法

4、測定屏或透鏡的位置，即從左至右移動屏或透鏡，直至在物屏或像屏上看到清晰的像，這就是左右逼近測讀法。(1)自準直法：參看圖1，平面鏡靠在凸透鏡后，固定物屏位置，采用左右逼近測讀法測定透鏡位置，即從左至右移動透鏡，直至在物屏上看到與物大小相同的清晰倒像，記錄此時透鏡的位置；再從右至左移動透鏡，直至在物屏上看到與物大小相同的清晰倒像，記錄此時透鏡的位置。重復3次。記錄透鏡的位置，計算焦距。物屏透鏡fcm(2)用實物成實像法：參看圖2，將物屏、透鏡固定在導軌上，間距大于焦距可利用自準法數據，利用左右逼近測讀法，從左至右移動像屏找到清晰的圖像，再從右至左移動像屏，找到清晰的圖像，重復3次。記錄此時物屏、

5、透鏡、像屏的位置，計算焦距。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可利用自準法數據，采用左右逼近測讀法分別測定凸透鏡在像屏上成一大一小兩次像的位置，重復3次,計算焦距。物屏透鏡位置1透鏡位置2像屏DcmLcmfcm3凹透鏡焦距的測量虛物成實像法：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，用左右逼近測讀法測定像屏的位置，同時固定物屏和凸透鏡。在凸透鏡和像屏之間放入凹透鏡，移動像屏，直至像屏上出現清晰的像，用左右逼近測讀法測定像屏的位置，并記錄凹透鏡的位置，重復3次，計算凹透鏡的焦距。注意符號。AB位置cmAB位置cmL2位置cm

6、scmscmfcm【考前須知】1在使用儀器時要輕拿、輕放，勿使儀器受到震動和磨損。2調整儀器時，應嚴格按各種儀器的使用規(guī)那么進行，仔細地調節(jié)觀察，冷靜地分析思考，切勿急躁。3任何時候都不能用手去接觸玻璃儀器的光學面，以免在光學面上留下痕跡，使成像模糊或無法成像。如必須用手拿玻璃儀器部件時，只準拿毛面，如透鏡四周，棱鏡的上、下底面，平面鏡的邊緣等。4當光學外表有污痕或手跡時，對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。對于鍍膜面上的污痕那么必須請專職教師處理?！緮祿砀瘛?. 會聚透鏡焦距的測量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自準直法12345cm14.8514.8914.9114.9314.982. 發(fā)散透鏡焦距的測定cm12.5011.6013.1011.9012.50 (cm)6.406.006.105.905.90【數據處理及結果】1、 會聚透鏡焦距的測量（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） 自準直法： cm故 cm2、 發(fā)散透鏡焦距的測定由 得： cm故 cm【討論】1. 分析本實驗的系統誤差,對于物距像距法,主要是測量物屏,透鏡及像位置時,滑座上的讀數準線和被測平面是否重合,如果不重合將帶來誤差。對于位移法測凸透鏡焦距,不存在這一問題。通過上述兩種方法測透鏡焦距符合程度來確定系統誤差對結果的影響。本實驗的偶然誤差主要是人眼觀察,成像清晰度引起的誤差,由于人眼對成像的清晰分辨能力有限,所以觀