透镜焦距的很多种测量方法.doc

1、f利用公式，只要测得物距(3)两次成像法SS'SS'S、像距S'便可计算出透镜焦距f来。1.会聚透镜焦距测量(1)自准直法当光点P处在透镜焦平面上时，P点发出的光经透镜L成一束平行光，遇到与主光轴相垂直的平面镜M,将其反射回去，反射光再次通过透镜而会聚在P所在的焦平面上。那么，P与L之间的距离就是该透镜的焦距f,如图24-1所示。这种利用调节实验装置自身使之产生平行光以达到调焦目的的方法，称为自准直法。自准直法是光学仪器调节中的一种重要方法，也是一些光学仪器进行测量的依据。自准直望远镜是光学测量和光学装校中最常用的仪器。测角仪就是利用自准直法精密地测量微小角度、平面度等

2、。(2)物距、像距法111十二SS'f将公式改写成如图24-2所示。取物与像屏之间的距离为L4f,移动透镜，当在O1位置时，屏上得到一放大的清晰像A'B',其物距&、像距S'；当透镜处于O2位置时，屏上又出现一缩小的清晰像A"B",这时物距、像距S2'o设透镜两不同位置间的距离为1,焦距为S2S2-L图24-2会聚透镜的二次成像法光路图L2-l24L（4）粗测法：以太阳光或较远的灯光为光源，用凸透镜将其发出的光线聚成一光点（或像），此时，s一8,s'=f',即该点（或像）可认为是焦点，而光点到透镜中心（光心）的

3、距离，即为凸透镜的焦距，粗测法测透镜焦距2.发散透镜焦距测量（1）自准直法单独一个发散透镜无法成像，需会聚透镜来辅助。P经会聚透镜Li成像于D,那么D作为发散透镜L2的虚物，如图24-3所示。将L2插入Li、D之间，并调节L2使D处于L2的焦平面上，则光经发散透镜后成平行光。该光束经平面镜M反射经L2、Li后又在原物平面处成像。则D、L2之间的距离O2D即为发散透镜的焦距-f。图24-3发散透镜的自准直法光路图O2（2）物距、像距法物体在虚焦点外经发散透镜折射后仅能成缩小的正立的虚像，无法用屏来接收，因而也就不易确定像距的大小。现将会聚透镜Li作为辅助透镜，使物P成像于B,再使发散透镜L2置于

4、Li与B之间，像B对于L2已成虚物，这时经L2成一实像D,如图24-4所示。那么，O2B=一S（虚物距），O2D=S（像距）写成公式的形式：又可写成-SS'fSS'S-S'f=图24-4发散透镜的物距像距法光路图、凸透镜焦距的测定1 .粗测法:以太阳光或较远的灯光为光源，用凸透镜将其发出的光线聚成一光点（或像），此时，s一s'=f',即该点（或像）可认为是焦点，而光点到透镜中心（光心）的距离，即为凸透镜的焦距，LLx图1粗测法测透镜焦距2 .成像法：图2薄透镜成像规律在近轴光线的条件下，薄透镜成像的高斯公式为111sSf当将薄透镜置于空气中时，则焦距为：

5、f.=.f=(2)S-s(2)式中，f'为像方焦距；f为物方焦距；s'为像距；s为物距。式中的各线距均从透镜中心(光心)量起，与光线行进方向一致为正，反之为负，如图1所示。若在实验中分别测出物距s和像距s',即可用式(2)求出该透镜的焦距f'。3 .自准法：如图3所示，在彳f测透镜L的一侧放置一被光源照明的物屏AR在另一侧放一平面反射镜M移动透镜(或物屏)，当物屏AB正好位于凸透镜之前的焦平面时，物屏AB上任一点发出的光线经透镜折射后，将变为平行光线，然后被平面反射镜反射回来。再经透镜折射后，仍会聚在它的焦平面上，即原物屏平面上，形成一个与原物大小相等方向相反的

6、倒立实像A'B'。此时物屏到透镜之间的距离，就是待测透镜的焦距，即f=s图3自准法测焦距4 .共腕法：共腕法又称为位移法、二次成像法或贝塞尔法。如图4所示，使物与屏间的距离D>4f并保持不变，沿光轴方向移动透镜，则必能在像屏上观察到二次成像。设物距为s1时，得放大的倒立实像；物距为S2时，得缩小的倒立实像，透镜两次成像之间的位移为d,根据透镜成像公式，可推得：、凹透镜焦距的测定1 .成像法(又称为辅助透镜法):图5成像法法测凹透镜焦距如图5所示，先使物AB发出的光线经凸透镜L1后形成一大小适中的实像AB',然后在L1和A'B'之间放入彳f测凹透镜L2,就能使虚物AB'产生一实像AB。分别测出L2到A'B'和AB之间距离一,根据式(2)即可求出L2的像方焦距f2'。图5辅助透镜法测凹透镜焦距2 .凹透镜自准法：如图6所示，在光路共轴的条件下，使物屏上物AB发出的光经凸透镜L1后成实像A'B'。现将待测凹透镜L2置于L1与A'B'之间，若在L2后面垂直于光轴放置一个平面反射镜M并移动凹透镜L2使在物屏上得到一个与物AB大小相等的倒立实像。此时，AB'成为L2的虚物，若虚物AB'正女?在L2的焦平面上，则从L2出射的光是平行光，该平