测薄透镜的焦距.doc

测薄透镜的焦距实验目的(1) 掌握测薄透镜焦距的几种方法；(2) 掌握简单光路的分析和调整的方法；(3) 了解透镜成像原理，掌握透镜成像规律；(4) 进一步学习不确定度的计算方法。实验方法原理(1) 自准法当光(物)点在凸透镜的焦平面上时，光点发出的光线经过透镜变成平行光束，再经过在透镜另一侧的平面镜反射后又汇聚在原焦平面上且与发光点(物点)对称。(2) 物距像距法测出物距(u)与相距(v)代入公式：1/u +1/v=1/f 可求 f(3) 共轭法保持物与屏的距离(L)不变,移动透镜，移动的距离为(e)，其中一次成放大像另一次成缩小像,放大像1/u + 1/v=1/f ,缩小像1/(u+e)+1/(v-e)=1/ f ,由于 u+v=L ，所以f =(L2-e2)/4L 。(4) 凹透镜焦距的测量利用光路可逆原理，将凸透镜所成的实像作为凹透镜的物，即可测出凹透镜成实像的物距和像距，代入公式1/u +1/v=1/f 可求出焦距 f。实验步骤本实验为简单设计性实验，具体实验步骤由学生自行确定，必要时课建议学生按照实验原理及方法中的顺序作试验。 要求学生 自行设计的能直接反映出测量结果的数据 记录 表格。数据处理(1) 自准法，物距像距法，则凹透镜焦距三个试验将所测数据及计算结果填写在自行设计的表格中。(2) 对共轭法的测量数据及处理实例测量数据记录表O1O1 左O1 右O1O2O2 左O2 右O2e=o2-o1f=(L2-e2)/4Lf52.4353.5051.6752.7051.3052.352.9052.7052.8952.9052.8052.852.6753.1052.2852.8052.0552.598.0097.9899.0098.8098.6098.399.0099.2099.5099.2198.9099.198.5098.5999.2599.0198.7598.745.8319.8245.4919.9246.9719.5246.2119.6446.7019.5919.6940740246.1519.70 不确定度的计算过程:6uA(e)=(eie1)20.047 cmuB( ) = 0.30 cm6(6 1)=( )2+u2( )u(e)=uAB= 0.31 cmu(L)= 0.30 cm22( )L22所以u=+ eu2 ( )+2eu2 ( )= 0.368 10-2f(22 )L eLL2 e2u( f )=0.36810-219.683cm=0.072cmU =2u( f )=0.145cm=0.1cm 最后表达式:f = (19.70.1) cm1. 你认为三种测量凸透镜焦距的方法，哪种最好?为什么?答：共轭法最好，因为这个方法把焦距的测量归结为对可以精确测定的量 L 和 e 的测量，避免了在测量 u 和 v 时，由于估计透镜光心位置不准确所带来的误差。222. 由f=Le4 L推导出共轭法测 f 的标准相对合成不确定度传递公式。根据实际结果，试说明 uB(L)、uB(e)、uA(e)哪个量对最后结果影响最大?为什么?由此你可否得到一些对实验具有指导性意义的结论?答：uA(L)对最后结果影响最大，因为 L 为单次测量量。对 O1、O2的测量时，要采用左右逼近法读数。3. 测量凹透镜焦距 f 和实验室给出的 f0，比较后计算出的 E 值（相对误差）一般比较大，试分析 E 大的原因?答：E 较大的原因可能是因为放入凹透镜后所成像的清晰度很难确定，即像的聚焦情况不好，从而导致很难测出清晰成像的位置。4. 在测量凸透镜的焦距时，可以利用测得的多组 u、v 值，然后以 u+v 作纵轴，以 uv 作横轴，画出实验曲线。根据式(3-15-1)事先推断一下实验曲线将属于什么类型，怎样根据这条曲线求出透镜的焦距 f?u f=答：曲线是直线，可根据直线的斜率求出 f，f=1/k，因为 1/f=1/u+1/v，即+u，故可有 f=1/k。5. 测量凸透镜的焦距时，可以测得多组 u、v