03大學物理實驗 薄透鏡焦距的測量-.ppt

1、,網(wǎng)絡資源：校網(wǎng)絡教學平臺,實驗題目：薄透鏡焦距的測量,參考資料,（高教版）,（師大版）,實驗6-1,實驗二十,一、實驗目的,1學習透鏡方面的基本知識。 2掌握薄透鏡的焦距的幾種測量方法。,二、實驗原理,在近軸光線（指通過透鏡中心并與主光軸成很小夾角的光束）的條件下，薄透鏡的成像可表示為：,式中P為像距，P為物距，f 為(像方)焦距。各線距均從透鏡中心(光心)量起，與光線進行方向一致為正，反之為負。,（一）薄透鏡成像規(guī)律,（二）薄透鏡焦距的測量原理,1.凸透鏡的焦距測量,（1）粗測法： 當物距趨向無窮大時，由(1)式可得： ，即無窮遠處的物體成像在透鏡的焦平面上。用這種方法測得的結(jié)果一般只有1

2、2位有效數(shù)字。由于這種方法誤差較大，大都用在實驗前作粗略估計，如挑選透鏡等。,（2）公式法,根據(jù)(1)式，則薄透鏡焦距為,(3)自準法,如圖所示，在透鏡L的一側(cè)放置被光源照亮的物屏AB，在另一側(cè)放置一塊平面鏡M。移動透鏡的位置即可改變物距的大小。當物距等于透鏡的焦距時，物屏AB上任一點發(fā)出的光，經(jīng)透鏡折射后成為平行光；再經(jīng)平面鏡反射，反射光經(jīng)透鏡折射后重新會聚。由透鏡成像公式可知，會聚光線必在透鏡的焦平面上成一個與原物大小相等的倒立的實像。此時，只需測出透鏡到物屏的距離，便可得到透鏡的焦距。該方法的測量主要是透鏡與物屏之間距離的測量，其結(jié)果可以有三位有效數(shù)字。,(4)二次成像法(共軛法),若保

3、持物屏與像屏之間的距離D不變且D4f,沿光軸方向移動透鏡，可以在像屏上觀察到二次成像：一次成放大的倒立實像，一次成縮小的倒立實像。如圖2所示。在這種情況下，透鏡的兩個位置對于物與像屏連線中點來說是對稱的。物距為P1時，得到放大的像；物距為P2時，得到縮小的像，在二次成像時透鏡移動的距離為L。則,2.凹透鏡焦距的測量,上述四種方法要求物體經(jīng)透鏡后成實像，適于測量凸透鏡的焦距，而不適于測量凹透鏡的焦距。為了測量凹透鏡的焦距，常用一個已知焦距的凸透鏡與之組合成為透鏡組，物體發(fā)出的光線通過凸透鏡后會聚，再經(jīng)凹透鏡后成實像。如圖3所示。若令 (0)為虛物的物距， 為像距，則凹透鏡的焦距為：,圖3,三、實

4、驗儀器,光具座1個，滑塊4塊，光屏1個，光源盒1個，遮光屏1個，透鏡座2個(凹透鏡1塊，凸透鏡1塊)，3V電源1個，手電筒1個。,四、實驗注意事項,1、安裝光具座時，應輕拿輕放，不要相互碰撞，以免影響測量的準確度。 2、用戶長期不用時應將儀器放在儀器箱內(nèi)保管。 3、透鏡不使用時應將其放在有干燥劑的箱子里存放，防止透鏡發(fā)霉，去除透鏡污垢時要用專用紙或?qū)Ｓ苗R頭擦濕布以免損壞透鏡表面,五、實驗步驟,1. 光具座上各光學元件同軸等高的調(diào)節(jié),（1）粗調(diào),（2）細調(diào),2.測凸透鏡的焦距,(1)用自準法測量凸透鏡的焦距。,(2)通過測量物距、像距求凸透鏡的焦距。,(3)用二次成像法測量凸透鏡的焦距。,3. 凹透鏡焦距的測量,六、原始數(shù)據(jù)記錄表,1、自準直法： 物(像)屏位置讀數(shù)P= ， 凸透鏡位置讀數(shù)F= ， （透鏡轉(zhuǎn)180o讀數(shù)）凸透鏡位置讀數(shù)F= 。,2、二次成像法(共軛法) 物屏位置讀數(shù)S0= cm，像屏位置讀數(shù)P= cm，,3、凹透鏡焦距的測量 光路圖見圖。物屏位置讀數(shù)S0= cm,凸透鏡L