透镜焦距测量及光学设计

1、-PAGE . z.大学物理实验报告课程名称： 大学物理实验 实验名称： 透镜焦距测量与光学设计 学院： 化学学院 专业班级： 应用化学164班 学生： 家玲 *： 5503216130 实验地点： 物理实验楼609 实验时间： 第三周星期一下午15:45点开场 一、实验目的：1.观察薄凸透镜、凹透镜的成像规律；2.学习用成像法、共轭法测量凸透镜焦距；用成像法测量凹透镜焦距；3.观察透镜的像差。4.通过实验掌握望远镜和显微镜的根本原理，并在导轨和光座上用透镜自组望远镜和显微镜。5.通过实际测量，了解显微镜和望远镜的主要光学参量。6.了解视觉放大率的概念并学习其测量方法。二、实验原理： 凸透镜焦

2、距的测量成像法在近轴光线的条件下，薄透镜成像的高斯公式为 1/s1/s=1/f挡将薄透镜置于空气中时，则焦距为： f=-f=ss/s-sf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，如下图.假设在实验中分别测出物距s和像距s,即可求出该透镜的焦距f，但应注意:测得量需添加符号，求得量则根据求得结果中的符号判断其物理意义。 2.共轭法使物与屏间的距离D4f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；设物距为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

3、，可推得： f=(D2-d2/4D凹透镜焦距测量成像法 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与AB之间放入待测凹透镜L2，就能使虚物AB产生一实像AB,分别测出L2到AB和AB之间的距离s2,s2即可求出焦距f2.显微镜原理：由于经过物镜和目镜的两次放大，显微镜总的放大率应是物镜放大率和目镜放大率e的乘积，即=-e,其中D=250mm是明视距离。望远镜原理：.开普勒望远镜由两个凸透镜组成，物镜的像方焦点与目镜的像方焦点重合，如下图，望远系统的垂轴放大率仅仅取决于望远系统的构造参量，与物距无关，即=-.伽利略望远镜：伽利略望远镜是由薄凸透镜和厚凹透镜组成，物镜的像方

4、焦点与目镜的像方焦点重合。实验仪器：光具座、凸透镜、凹透镜、光源、物屏、平面反射镜、水平尺和滤光片等。透镜40mm，200mm各一件。四、实验容和步骤：1.成像法测凸透镜的焦距从透镜中心光心量起，与光线行进方向一致为正，反之为负，在实验中分别测出物距s和像距s,即可求出该透镜的焦距f。共轭法测凸透镜的焦距粗测凸透镜焦距，取D4f并保持不变.调节箭矢中点与透镜共轴，并且应使透镜光轴尽量与光具座导轨平行，往复移动透镜并仔细观察，成像清晰时读数，使物与屏间的距离D4f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；设物距为s2时，得缩小的倒立实像，重复

5、操作取平均值。3.成像法测凹透镜焦距先使物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与AB之间放入待测凹透镜L2，就能使虚物AB产生一实像AB,分别测出L2到AB和AB之间的距离s2,s2即可求出焦距f2.1设计放大倍率为4的开普勒望远镜，并对其放大率进展实际测量。设计放大倍率为4的伽利略望远镜，并对其放大率进展实际测量。设计一视放大率为15的显微镜，目镜焦距50mm，并对其放大率进展实际测量。五、数据记录与处理1.成像法测凸透镜的焦距物A透镜O 像A 焦距f平均焦距f厚透镜121.12108.3899.405.275.25121.12110.28100.155.2112

6、1.12111.3199.885.28 薄透镜127.7596.6639.9020.0920.10127.7593.9844.1020.14127.7590.3247.0420.072.共轭法测凸透镜的焦距物A(cm)透镜o第一次位置透镜o第二次位置像Acm焦距f(cm)平均焦距fcm厚透镜127.75120.50101.1594.405.535.51127.75120.8597.4890.905.50127.75121.1591.7585.385.49薄透镜127.7596.3573.2040.8420.1920.28127.7597.4865.8235.6820.30127.7598.40

7、59.9231.0020.363.成像法测凹透镜的焦距物A(cm)辅助凸透镜O1cm像A、(cm)被测凹透镜O2cm像A、cm焦距fcm平均焦距f(cm)厚透镜130.0090.0048.0050.9541.524.294.40130.0094.0046.2749.1242.054.77130.0095.0047.4850.6337.314.13薄透镜130.00100.0035.9041.2026.008.1410.17130.0094.0046.2752.7237.8211.37130.0091.0048.0053.9241.1011.00不确定度的计算：误差分析1.薄凹透镜测量相对不确定度较大的原因科能是在测量时没有移动到最清晰的像就开场读数，导致得到的焦距与其他两组的相差较大，则相对不确定书也较大。2.没有标准的平行光源。3.透镜对于不同频率的光,焦距不同。4.光具座的标尺本身有误差，并且读数也会造成误差。5.