薄透镜焦距的测量.ppt

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 3 透镜焦距测量的方法 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 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 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 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 字屏放在导轨的整数部位 以便容易算出或估计出f 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 b 位移法测凸透镜的焦距 10 00 90 00 80 00 60 50 38 90 21 60 18 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 05cm 4 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