薄透镜焦距的测量课件

1、薄透镜焦距的测量-一. 实验目的:1. 学会简单光学系统的共轴调节。2. 掌握几种测量薄透镜焦距的方法。二. 实验原理:1. 透镜简介： 薄透镜是指其厚度远远小于两球面曲率半镜 的 透镜。 凸透镜也称为正透镜或会聚透镜 , 对光线起会 聚作用; 焦距越短,会聚本领越大。凸透镜的焦 距为 正 f 0 。用它观察物体，起放大作用。 -c. 凹透镜也称为负透镜或发散透镜,对光线起发散作用;焦距越短,发散本领越大。凹透镜的焦距为负，f 0 。用它观察物体，起缩小作用。 d. 透镜的光轴: 通过透镜光心的直线叫透镜的光轴。通过透镜光心, 且垂直两球面的直线叫透镜的主光轴。其它通过透镜光心的直线皆为透镜的

2、附光轴。主光轴附光轴-2. 透镜成像公式: 为物距, 为像距, 为焦距。在近轴光束的条件下,薄透镜的成像公式为: 它们的正.负规定为:实物.实像时, 为正;透镜焦距为负。 虚物.虚像时 为负。凸透镜焦距为正；凹3. 透镜焦距测量的方法:-LOABBAM 由透镜成像公式, 当像距 时, , 即当物体即为焦距;也就是说物体正好处于透镜的焦平面上。上各点发出的光经透镜后,变为不同方向的平行光,物距(1) 用自准法测量凸透镜的焦距:用自准法测量凸透镜焦距的光路图u = f-（2）用位移法测量凸透镜的焦距： 当物体 与像屏 的间距 时，透镜在 区间移动,可在屏上两次成像，一次成清晰放大的实像 ,另一次成

3、清晰缩小的实像 。d 为透镜的位移。用位移法测量凸透镜焦距的光路图-由上图中几何关系可得：-(3) 用物距像距法测量凹透镜的焦距: 实物经凹透镜不能在屏上生成实像，可借助凸透镜给凹 透镜生成一个虚物，最后再由凹透镜生成一个实像。 如图,在没有凹透镜时,物体AB 经凸透镜 L1 后生成缩小倒立的实像 。当 和 间插入凹透镜 后, 则 便成为凹透镜 的虚物； 对 而言，物 距 。该虚物经凹透镜再成实像 ，像距 。 -由透镜成像公式得: 由于: , , ; 故:三. 实验内容:1.光学系统的共轴调节: 调节光学系统共轴,是减小误差.确保实验成功的重要步骤。 所谓“共轴”，是指各光学元件（如光源.物.

4、透镜)的主光轴重 合。具体分两步进行：a. 粗调:将放置在光具座上的各光学元件靠拢在一起,用眼观 察,调节它们的中心在同一高度,且连线(光轴)平行于导轨。-细调:移动各光学元件,利用透镜成像规律,大小不同的像生在 不同位置,调节透镜的高底或左右位置,使这些大小不同的像 的中心在屏上的位置重合, 则说明光学系统已经共轴。 2. 用自准法测量凸透镜的焦距: 在物(屏)与平面镜之间缓慢移动凸透镜直到在屏上生成清 晰.明亮的与物等大的倒立实像。每次左移透镜. 右移透镜; 计录测量数据，求平均值。要求: 不改变物(屏)位置，测 量六次，结果以 表示。-3. 用位移法测量凸透镜的焦距: 要求:在同一D值的

5、条件下测六次,计录测量数据，用公式分 别计算出 f , 将 结果以 表示。4. 用物距像距法测量凹透镜的焦距: 要求: 固定凸透镜的位置不变, 每次同时改变凹透镜 和像屏的位置,直到得到清晰放大的实像,测量出物距. 像距,计录测量数据。要求测量六次; 分别用公式计算 出 f , 将结果以 表示。- 用自准法测量凸透镜的焦距: 在物屏(“1”字屏）与平面镜之间缓慢移动凸透镜直到在屏上生成清晰、明亮且与物等大的倒像。要求:每次改变物(屏)位置，测量4次，结果以 表示。注：1. 测量时记录的是位置，而不是长度 2. 读数时，统一标准：或从光具座左边或从右边读 3.尽量把不动的物件如“1”字屏放在导轨

6、的整数部位，以便容易算出或估计出f -测量次数透镜位置/cm“1”屏位置/cm焦距f/cm1 28.2510.0018.25234平均a，自准法测凸透镜的焦距- 3. 用位移法测量凸透镜的焦距: 要求:在不同D值的条件下测4次,记录测量数据，用公式分 别计算出 f , 将 结果以 表示。注： 1. 测量 4次每次变换D, 向大的方向变0.5或1cm -测量次数D(cm)d(cm)像屏- 物屏 U2(小）-u1（大）1234平均b，位移法测凸透镜的焦距10.0090.0080.0060.5038.9021.6018.54- 注意： a. 作为凹透镜的虚物,凸透镜一定要生成缩小的实像,读数后不变。 b. 选择凹透镜的物距u 值，在能成像的前提下尽可能大。 原始数据要求每个表格至少算出两个 f, 签上自己名字，交老师批改签字，数据处理f用平均误差法计算, 应考虑仪器误差=0.05cm4. 用物距像距法测量凹透镜的焦距: 要求: 凸透镜得到的虚物位置不变,插入凹透镜后,移动像屏得到清晰放大的实像,测量出像距,记录测量数据。要求测量4次,每次改变凹透镜的位置 分别用公式计算出 f。-