实验7测定薄透镜的焦距.doc

实验7 测定薄透镜的焦距实验目的1掌握光具座上各元件的共轴、等高调节。2掌握用自准直法、二次成像法(位移法)测定凸透镜焦距的原理和方法，掌握用物距像距法测定凹透镜的焦距。3掌握用标准不确定度评定测量结果。实验仪器光具座、光源、凸透镜、凹透镜、平面镜、光屏等。实验原理一、凸透镜焦距的测量原理1薄透镜成像公式当成像光线为近轴光线时，薄透镜的成像公式为 （1）式中的p表示物距，p为像距，f为焦距。对于实物p为正，虚物p为负;实像p为正，虚像p为负;凸透镜f为正，凹透镜f为负。2自准直法在光具座上，如果将发光物安放在凸透镜的焦平面上时，它发出的光线通过透镜变成平行光线，经与主光轴垂直的平面反射镜反射后，再次经过透镜，将在透镜焦平面上得到清晰的发光物的像。调整发光物和凸透镜之间的距离，当像与物重合时，分别读出物与透镜位置xp及x，即得焦距： （2）3二次成像法（位移法）使物与像之间得距离L大于4f，并保持L不变。然后调整凸透镜的位置，在像屏上得到一个放大的像；继续移动凸透镜，在像屏上得到一个缩小的像。测出透镜在两次成像之间移动的距离是l，便由下式算出f： （3）二、凹透镜焦距的物距像距法测量让物经凸透镜成像于某一位置，然后在凸透镜与像之间插入一焦距为f的凹透镜，此时第一次成的像即为凹透镜的虚物，经凹透镜后最终可成像于另一个位置。根据（1）式，只要测出p和p，就可以计算出凹透镜焦距f。实验内容及步骤对光具座进行共轴、等高等调节后，完成下列实验内容：一、测凸透镜的焦距1自准直法：完成表7-1的测量内容。2二次成像法(位移法)：完成表7-2的测量内容。二、用物距像距法测定凹透镜的焦距：完成表7-3的测量内容实验数据记录表7-1 自准直法测凸透镜的焦距xp = 10.00 cm 单位：cm 次数i123456凸透镜位置cm凸透镜焦距粗测值cm凸透镜位置25.8525.8025.8025.8225.8525.81旋转180后位置25.9025.9025.9025.9025.8725.8825.8825.8525.8525.8625.8625.84表7-2 二次成像法测凸透镜的焦距xp= 10.00 cm xq= 82.90 cm L =|xp-xq|= 72.90 cm 单位：cm次数i123456透镜位移的平均值cmcm33.4533.5533.5033.4533.5033.5059.5559.5059.5559.5059.5559.6026.1026.9526.0525.9526.0526.100.070.080.020.080.020.07表7-3 用物距像距法测定凹透镜的焦距xp= 93.20 cm xq= 77.65 cm 单位：cm 次数i123456凹透镜的位置cmcm凹透镜位置67.5567.5267.5067.5567.4567.48旋转180后位置67.6567.6067.5567.6567.5567.6067.6067.5667.5267.6067.5067.540.040.000.040.040.060.02数据处理一、测凸透镜的焦距1自准直法凸透镜的位置凸透镜焦距的粗测值cm2二次成像法(位移法)在本实验中，有凸透镜位置的平均值凸透镜位置的A类不确定度凸透镜位置的B类不确定度凸透镜位置的总标准不确定度凸透镜焦距的最佳估计值（平均值）凸透镜焦距的合成标准不确定度凸透镜焦距的测量结果二、测凹透镜的焦距凹透镜位置的平均值凹透镜位置的A类不确定