薄透镜焦距的测量

薄透镜焦距的测量演示文稿第一页，共17页。优选薄透镜焦距的测量第二页，共17页。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。第三页，共17页。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。主光轴附光轴第四页，共17页。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:

它们的正.负规定为:实物.实像时,为正;透镜焦距为负。虚物.虚像时为负。凸透镜焦距为正；凹3.透镜焦距测量的方法:第五页，共17页。LOABBAM

由透镜成像公式,当像距时,,即当物体即为焦距;也就是说物体正好处于透镜的焦平面上。上各点发出的光经透镜后,变为不同方向的平行光,物距(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u=f第六页，共17页。（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第七页，共17页。由上图中几何关系可得：第八页，共17页。(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。第九页，共17页。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。第十页，共17页。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。第十一页，共17页。3.用位移法测量凸透镜的焦距:

要求:在同一D值的条件下测六次,计录测量数据，用公式分

别计算出f,将结果以表示。4.用物距像距法测量凹透镜的焦距:

要求:固定凸透镜的位置不变,每次同时改变凹透镜和像屏的位置,直到得到清晰放大的实像,测量出物距.

像距,计录测量数据。要求测量六次;分别用公式计算出f,将结果以表示。第十二页，共17页。

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

第十三页，共17页。测量次数透镜位置/cm“1”屏位置

/cm焦距f

/cm128.2510.0018.25234平均a，自准法测凸透镜的焦距第十四页，共17页。

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