实验1 薄透镜焦距的测定VIP

[实验一]薄透镜焦距测定[实验目的]1．掌握薄透镜焦距测量方法；2．学会调节光学系统使之共轴。[实验仪器]光具座（编号：）照明灯及电源（编号：）透镜、光屏等[实验原理]如图1－1所示，设薄透镜的象方焦距为f,物距为s，对应的象距为s,则透镜成像的高斯公式为：－＝（1－1）图1图1—2图1图1—1一、测量薄透镜焦距可以利用以下几种方法1．粗测法当物距趋向无穷大时，利用（1－1）式可得s＝f，即无穷远的物体经薄透镜成像后，象平面重合在透镜的焦平面上，这种方法的测量误差约在10％左右，多用作粗略估计，如挑选透镜等场合。2．自准直法如图1－2所示，在待测透镜的一侧放置被光源照明的物屏AB，在另一侧适当位置放置一张平面镜。移动透镜L的位置，当物距正好是透镜的焦距时，物屏AB上任意一点发出的光，经透镜折射后变为平行光，然后被平面镜反射回来，再经过原透镜折射必然会会聚在原物屏的焦平面上，发射回来的象是一个与原物大小相等的倒立实象。测出物与透镜之间的距离，就是待测透镜的焦距。该法测量误差大约在1－5％。3二次成象法上面两种方法，都因透镜的中心位置不易确定而在测量中引入了误差。而二次成象法可以避免这一缺点。从（1－1）可知，如物与屏之间的距离保持不变，则沿光轴方向移动透镜，可以在象屏上观测到二次成象，一次是放大倒立的实象，另一次是缩小倒立的实象（图1－3）。测出两次成象时透镜所移动的距离d，可以证明，透镜的焦距可由下式给出的方法测出。f=（D=-S）（1－3）该法其测量误差仅为1％左右。以上测量焦距的方法不适应于凹透镜，因他是一种发散透镜，不能对实物成象。二、虚物成象法测凹透镜焦距。如图1－4所示。先使物AB发出的光线经凸透镜L1成实象,然后在和L1之间放入待测的凹透镜L2，就能使虚物产生一个实象，若令S2为虚物的物距，为相距，测凹透镜的焦距为:<0（1－4）注意：（1）不能选较大的中间象作为凹透镜L2的虚物。[实验内容]1．调节光据座上各元件，使之共轴。（1）、粗调：将光源、物和透镜靠拢，调节他们的取向和高低左右位置，凭眼睛观察，使他们的中心在一条和导轨平行的直线上。（2）、细调：借助其他仪器或工具和成象规律来判断与调节。不同的装置可能由不同的具体调节方法，下面介绍物与单个凸透镜共轴的调节方法：2．测凸透镜的焦距（1）用自准直法测焦距物的制作：在金属片上开一个箭形孔，并用一块毛玻璃紧贴在孔上，用白炽灯照明毛玻璃即可作物。实验时，应将灯泡、物孔、透镜、平面镜放在光具座上，首先进行共轴调节。为了消除透镜的中心线与光具座座架滑快的读数准线不再同一平面内带来的系统误差，应把透镜连同透镜夹旋转180度后。再作一次实验，取两次读数的平均值来求该透镜的焦距。（2）、通过测量物距、像距求焦距先用粗测法测量焦距，然后在光具座上放上灯泡、物屏和白色象屏，并使物屏与像屏的距离D略大于粗测透镜焦距的4倍，移动透镜，直到在象屏上看到清晰的像为止，由读数架准线测出物距S，以上过程多次重复取平均值，因=D+S,代入（1－2）式得到：f=＝－(S<0)(1-5)（3）、利用二次成像法测焦距仍使D>4f,,用屏座滑块准读出物屏与像屏的距离D,调节各光学元件使之共轴。然后记下二次成象时的透镜