实验7测定薄透镜的焦距

1、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

2、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：f Xp X23二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I，便由下式算出f:2 23L2124L、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

3、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，完成以下实验内容:、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。、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 = cm单位：cm次数i123456凸透镜位置凸透镜位置xix 25.86 cm旋转180后位置Xi25.87凸透镜焦距粗测值Xi(XiXi )/2f 15.86 cm表7-2二次成像法测凸透镜的焦距xp= cm xq= cm L=|xp-xq|= cm单位：cm次数i12345

4、6透镜位移的平均值hil 26.03 cml2iuA(T) 0.028 cml i |hi 12ih 'I表7-3用物距像距法测定凹透镜的焦距xp= 93.20 cm xq= cm单位：cm次数i123456凹透镜位置Xn67.5567.52凹透镜的位置旋转180后位置X1ix-,67.56 cmX1i(X1iX1J/2uA(X1)0.017 cmIx1iX1数据处理一、测凸透镜的焦距1 自准直法凸透镜的位置1 61x Xi 25.88 25.85 25.84 25.86 25.86 25.8425.86 cm6 i i6凸透镜焦距的粗测值f 15.86 cm2 二次成像法位移法在本实

5、验中，有u(Xp) u(Xq) u(L) m(x)、3 0.05/_ 3 0.029 mm凸透镜位置的平均值-1 61lli26.10 25.95 26.05 25.95 26.05 26.1026.03 cm6 i i6凸透镜位置的A类不确定度UA(l),5i1(li l)2，310 苗 OE 0.。22 OE Od O.°720.028 mm凸透镜位置的B类不确定度Ub(I)m(l)、30.05/、30.029 mm凸透镜位置的总标准不确定度u(l)v'uA() uB(l)VO.0282_0.0292 0.0403 mm凸透镜焦距的最正确估计值平均值2 2f L 12 2

6、72.9026.03“ “15.90 cm4L4 72.90凸透镜焦距的合成标准不确定度Uc(f )L212 24L2u2(L)12Lu2(1)72.90226.0324 72.9020.0292226.032 72.900.04031.083 10 20.01 cm凸透镜焦距的测量结果f f uc(f)(15.90 0.01) cm】、测凹透镜的焦距凹透镜位置的平均值1 61x1-冷67.60 67.56 67.52 67.60 67.50 67.5467.56 cm6 i 16凹透镜位置的A类不确定度Ua(XJJ 代 (X1iX1)2恳0.0420.0020.04 20.0420.0620.0220.017 mm凹透镜位置的B类不确定度Ub(xJm(xj. 3 0.05/ 3 0.029 mm凹透镜位置的总标准不确定度u(x1)uA(X) uB(x1) v'0.01720.02920.034 mm凹透镜的物距和像距px1 xq67.56 77.6510.09 cmp|x1 xp 67.56 93.20 25.64 cmu(p) u(p)u2(xj u2(Xp)i'22.0.0340.0290.045 mm凹透镜焦距的最正确估计值平均值10.09 25.6416.64 cm10.0925.6