位移法测凸透镜焦距的误差分析

1、第 13 卷第 6 期2011 年 12 月Vol.13, No.6Dec.2011遵义师范学院学报Journal of Zunyi Normal College位移法测凸透镜焦距的误差分析徐航，杜忠明，熊飞峤，张真（遵义师范学院 物理与机电工程系，遵义 563002)摘 要：焦距是透镜的重要参数之一，透镜成像的位置和性质与焦距有关。通过对位移法测凸透镜焦距的研究， 得出在相同测量条件下D（物屏与像屏间距）的选取与测量误差的关系，总结出D值的大小对不确定度的影响规 律。：凸透镜焦距；两次成像；测量条件；误差分析；不确定度号：O43文献标识码：A文章编号：1009-3583(2011)-06-0

2、100-03Error Analysisof Measuring Convex Focus Length byDisplacement MethodZhong-ming, XIONG Fei-qiao, ZHANG ZhenXU Hang, DU(Department of Physics and Mechanical & Electrical Engineering, Zunyi Normal College, Zunyi 563002,China)Abstract: Focus length is one important parameter of lens, and posit

3、ion and properties of images are relative to focus length. Researching convex focus length by displacement method shows that in the same measuring condition, D (the space between object screen and image screen) is relative tomeasuring condition. The law of how the scale of D affects uncertainty is s

4、ummarized.Key words: Convex focus length; Secondary imaging; measuring condition; error analysis; Uncertainty透镜是光学仪器中最基本的元件,透镜焦距是其重要的光学参数之一,它与透镜成像的位置和性质有关。我们在普通物理光学实验教学过程中发现,用同一套仪器(即相同实验条件下)不同的实验者用位移法测同一凸透镜的焦距时,不确定度会相差很大。另外,同一实验者在测量过程中取不同的物透镜由两个折射面所限定的透明体组成,是光学仪器中最常用的光学元件。薄透镜的厚度比自身球面的曲率半径和焦距要小得多,因此厚

5、度可忽略不计。薄透镜可分为凸透镜和凹透镜,中心厚度大于边缘厚度的称为凸透镜,中心厚度小于边缘厚度的称为凹透镜。屏到像屏距离D()时,测得焦距的不确定才焦距是光学系统中衡量光的或发散的度量度也不相同。有关的教科书虽然都提及使参数,指从透镜的光心到光之焦点的距离,它是可能找到两个实像,但D值选择多大才合适,该值的选表征透镜成像性质的重要参数。不同的透镜有不同的焦距,同一透镜焦距可以采用不同的测量方法,测量方法的选取应根据不同的精度要求和具体的实验条件来确定。就凸透镜焦距而言,常用的测量方法有物距像距法、辅助成像法、自准直法和位移法(又称贝塞尔法、共轭法和两次成像法)等。2 测量值不确定度的意义在物理测量中,测量的理想值是获得被测量在取会影响测量结果,是否存在一个最佳值能使测量的不确定度最小？我们在实验教学中将这一类问题留给学生探究,以拓展现有的实验内容。本文选取一系列实验数据,即各种物屏与像屏的距离D,利用多次实验相关数据并估算出不确定度,由此总结出D值的大小对不确定度影响的一般规律。1 透镜基本知识收稿日期：2011-09-20基金项目：遵义师范学院教研项目（2011-27）作者简介：徐航,女,遵义