用两次成像法测凸透镜焦距.doc

铜仁学院光学实验报告实验名称：用两次成像法测凸透镜焦距班级：2010级物理学班姓名：李纯武学号：2010051045指导老师：冉老师实验日期：2012年4月10日目 录一,实验目的 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3二,实验仪器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3三,实验原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4四,实验步骤 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45五,数据记录与处理 . . . . . . . . . . . . . . 56六,误差分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67一，实验目的（1）掌握位移法测透镜焦距的原理及方法。（2）理解透镜的成像特性。二，实验仪器1:溴钨灯S 5:白屏H （SZ-13）2:物屏P （SZ-14） 6:二维调节架（SZ-16）3:凸透镜L（f ，=190mm） 7:二维平移底座（SZ-02）4:二维调整架（SZ-07） 8-9:通用底座（SZ-01） 图2-1三， 实验原理 图2-1如图2-1，取物体与像屏之间的距离L大于4倍凸透镜焦距f，即L4f,并保持L不变。沿光轴方向移动透镜，则在像屏上必能两次成像。当透镜在位置I时屏上将出现一个放大清晰的像（设此物距为u，像距为v）；当透镜在位置II时，屏上又将出现一个缩小清晰的像（设此物距为u，像距为v），设透镜在两次成像时位置之间的距离为C，根据透镜成像公式，可得u= v，u=v又从图2-1可以看出：f=uv/(u+v)=(L-C)/2(L+C)/2/L=(L2-C2)/4L. 四， 实验步骤1）按图2-1沿米尺布置各器件并调至共轴 ；2）紧靠米尺移动L，使被照亮的物体在屏H上成一清晰的放大像，记下 L的位置a1和P与H间的距离l ； 3）再移动L，直至在像屏上成一清晰的缩小像，记下L的位置a2 ；4）将P、L、H转180（不动底座），重复做前3步，又得到L 的两个位置b1、b2 ；5) 计算： ； ；待测透镜焦距：五，数据记录与处理a1（cm） a2（cm） b1（cm） b2（cm）99.30 65.61 99.42 65.45 99.45 65.44 99.62 65.4299.70 65.49 99.65 65.4299.45 65.41 99.60 65.4899.60 65.65 99.45 65.3599.55 65.32 99.60 65.4499.45 65.51 99.46 65.4099.38 65.50 99.55 65.5099.50 65.40 99.45 65.5599.45 65.40 99.58 65.60 L1=119.95cm L2=44.60cm数据处理经计算L=L1-L2=119.95-44.60=75.35cm根据da=a1-a2 ， db= b1- b2及以上数据计算得下表：da（cm） db（cm） 34.01 34.20 34.21 34.2334.04 34.1233.95 34.1034.23 34.1633.94 34.0633.88 34.0534.10 33.9034.05 33.98再根据表中数据及公式 ； 计算得 (cm) (cm)15.00 15.0015.00 14.96 14.95 14.95 14.99 14.97 15.01 14.98 14.95 14.97 15.02 14.99 15.03 14.99 14.98 15.02 14.99 15.00根据表中数据计算得 = 14.99cm =14.98cm根据公式计算得f=14.99cm=149.9mm六，误差分析（1）在实验的过程中存在一定的错误操作问题，却不可知，没有及时更正从而引入一定的误差。 （2）测量的过程中桌面标尺引入的标准不确定度为 UB(x)=0.1mm/3()=0.058mm（3）实验标准偏差为S1=(15.00-14.99)2+(15.00-14.99)2+(14.95-14.99)2+(14.99-14.99)2+(15.01-14.99)2+(14.95-14.99)2+(15.02-14.99)2+(15.03-14.99)2+(14.98-14.99)2+(14.99-14.99)29=0.027 S2=(15.00-14.98)2+(14.96-14.98)2+(14.95-14.98)2+(14.97-14.98)2+(14.98-14.98)2+(14.97-14.98)2+(14.99-14.98)2+(14.99-14.98)2+(15.02-14.98)2+(15.00-14.98)2/9=0.021S=（s1+s2）/2