光学基础实验凸透镜成像实验报告

光学基础实验凸透镜成像实验报告 光学基础实验实验报告 基础光学实验 一、实验仪器 从基础光学轨道系统，红光激光器及光圈支架，光传感器与转动传感器，科学工作室500 或750接口，datastudio软件系统 二、实验简介 利用传感器扫描激光衍射斑点，可标度各个衍射单缝之间光强与距离变化的具体规律。 同样可采集干涉双缝或多缝的光强分布规律。与理论值相对比，并比较干涉和衍射模式的异 同。 理论基础 衍射:当光通过单缝后发生衍射，光强极小(暗点)的衍射图案由下式给出 asinθ=m’ λ (m’=1,2,3,?.) (1) 其中a是狭缝宽度，θ为衍射角度，λ是光的波长。下图所以为激光实际衍射图案，光强与位置关系可由计算机采集得到。衍射θ角是指从 单缝中心到第一级小，则数。 m’为衍射分布级 双缝干涉:当光通过两个狭缝发生干涉，从中央最大值(亮点)到单侧某极大的角度由 下式给出: dsinθ=mλ (m=1,2,3,?.)(2) 其中d是狭缝间距，θ为从中心到第m级最大的夹角，λ是光的波长，m为级数(0为中 心最高，1为第一级的最大，2为第二级的最大?从中心向外计数)。 如下图所示，为双缝干 涉的各级光强包络与狭缝的具体关系。 三、实验预备 1.将单缝盘安装到光圈支架上，单缝盘可在光圈支架上旋转，将光圈支架的螺丝拧紧， 使单缝盘在使用过程中不能转动。要选择所需的狭缝，秩序旋转光栅片中所需的狭缝到单缝 盘中心即可。 2、将采集数据的光传感器与转动传感器安装在光学轨道的另一侧，并调整方向。 3、将 激光器只对准狭缝，主义光栅盘侧靠近激光器大约几厘米的距离，打开激光器(切勿直视激光)。调整光栅盘与激光器。 4、自左向右和向上向下的调节激光束的位置，直至光束的中心通过狭缝，一旦这个位置 确定，请勿在实验过程中调整激光束。 5、初始光传感器增益开关为×10，根据光强适时调整。并根据右图正确讲转动传感器及 光传感器接入科学工作室500. 6、打开datastudio软件，并设置文件名。 四、实验内容 a、单 缝衍射 1、旋转单缝光栅，使激光光束通过设置为0.16毫米的单缝。 2、采集数据前，将光传感器移动衍射光斑的一侧，使传感器采集狭缝到需要扫描的起点。 3、在计算机上启动传感器，然后慢慢允许推动旋转运动传感器扫描衍射斑点，完成扫描后点 击停止传感器。若果光强过低或者过高，改变光传感器(1×，10×，100×)。 4、使用 式(1)确定狭缝宽度: (a)测量中央主级大到每一侧上的第一个极小值之间的距离s。 (b)激光波长使用 激光器上的参数。 (c)测量单缝光栅到光传感器的前部之间的距离l。 (d)利用以上数据计算至少两个不同的最小值和平均的答案。分析计算结果与 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 缝宽之 间的误差以及主要来源。 b、双峰衍射 1、将单缝光栅转为多缝光栅。选择狭缝间距为0.25mm(d)和狭缝官渡0.04mm(a)的多缝。 2、采集数据前，将光传感器移动衍射光板的一侧，是传感器采集狭缝到需要扫描的起点。 3、 在计算机上启动传感器，然后慢慢允许推动旋转运动传感器扫描衍射斑点。完成扫描后点击 停止传感器。如光强过低或者过高，改变光传感器(1×，10×，100×)。 4、利用datastudio 软件来测量主极大到一侧第一、二、三次极大的距离，并测量整个包络宽度。 5、测量最大的中心之间的距离和第二次和第三次的最大侧。测量距离从中央最高最低衍 射(干扰)模式。 6、使用式(2)确定缝间距:(a) 测量中央主级大到每一侧上的第n个极大值之间的距离hn(n=1,2,3)。 (b) 测量单缝光栅到光传感器的前部之间的距离l。(c)确定”d”值，使用第一，第二和第三的最大值，求”d”平均值。分析实验值与标准 缝间距的误差。 7、确定狭缝宽度，使用式(1)根据主级包络到第一级包络的距离，计算双缝缝宽，并 与标准值对比。 8、选择两组其他双缝，重复上述步骤。 五、实验数据与处理 单缝衍射: sl=0.0042m; sr=0.0040m; l=101.50cm; 仅当λ=650nm; 由式(1)算得ar=1.649×10m;al=1.572×10m;a=1.611×10m 计算误差δ r=(1.649-1.600)/1.600=3.06%δl=(1.600-1.572)/1.600=1.75%-4 -4 -4 δ=(1.611-1.600)/1.600=0.69%实验误差主要来源于:图像的取值读数的误差，移动传感器速度的不稳定的影响，以及 系统篇二:光学基础实验报告光学基础实验报告实验1:自组望远镜和显微镜 一、实验目的 1.了解透镜成像规律，掌握望远镜系统的成像原理。 2.根据几何光学原理、透镜成像规律和试验参数要求， 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 望远镜的光路，提出光学元 件的选用 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，并通过光路调整，达到望远镜的实验要求，从而掌握望远镜技术。 二、实验原理 1.望远镜的结构和成像原理望远镜由物镜l1和目镜l2组成。目镜将无穷远物体发出光会聚于像方焦平面成一倒立 实像，实像同时位于目镜的物方焦平面内侧，经过目镜放大实像。通过调节物镜和目镜相对 位置，使中间实像落在目镜目镜物方焦面上。另在目镜物焦方面附有叉丝或标尺分化格。 物 像位置要求:首先调节目镜至能清晰看到叉丝，后调整目镜筒与物镜间距离即对被观察物调 焦。 望远镜成像 视角放大率要求:定义视角放大率m为眼睛通过仪器观察物像 对人眼张角ω’的tan? 正切与眼睛直接观察物体时物体对眼睛的张角ω的正切之比m=tan?。要求m1。 2.望远镜主要有两种情况:一种是具有正光焦度目镜，即目镜l2是会聚透镜的系统，称 为开普勒望远镜;另一种是具有负光焦度目镜，即目镜l2是发散透镜的系统，称为伽利略望远镜。 f1tan? 对于开普勒望远镜，有m=tan?=-f2 公式中的负号 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示开普勒望远镜成倒像。若要使m的绝对值大于1，应有f1f2。 对于伽利略望远镜，视角放大率为正值，成正像。 d 此外，由于光的衍射效应，制造望远镜时，还必须满足:m=d 式中d为物镜的孔径，d为目镜的孔径，否则视角虽放大，但不能分辨物体的细节。 三、思考题 1.根据透镜成像规律，怎样用最简单方法区别凹透镜和凸透镜, 答:(1)将这个透镜靠 近被观察物，如果物的像被放大的，说明该透镜为凸透镜; (2)将这个透镜放在阳光下或 灯光下适当移动，如果出现小光斑的，说明该透镜为凸透镜( 2.望远镜和显微镜有哪些相同之处,从用途、结构、视角放大率以及调焦等几个方面比 较它们的相异之处。 答:望远镜与显微镜都是视角放大仪器,都由物镜,目镜组成。 望远镜用于观察远处物体,用大口径,长焦距的透镜做物镜,调焦时调节物镜与目镜的距 离; 显微镜用于观察细微物体,用短焦距的透镜做物镜,镜筒长度固定,调焦时调节物镜与物 体之间的距离。 3.试说明伽利略望远镜成像原理，并画出光路图。 伽利略望远镜成像原理:光线经过物镜折射所成的实像在目镜的后方(靠近人目的后方) 焦点上，这像对目镜是一个虚像，因此经它折射后成一放大的正立虚像。伽利略望远镜的放 大率等于物镜焦距与目镜焦距的比值。其优点是镜筒短而能成正像。 4.望远镜实验中，将3米远的标尺看作无穷远的物体，从而计算望远镜的实验放大率， 这种估算方法引起的误差有多大,如果需要对该放大率进行修正，应如何 做, 标尺放在有限距离s远处时，望远镜放大率可做如下修正:当s,100 时，修正量题中s=3m 实验2 薄透镜焦距测定 一、实验原理 1、凸透镜焦距的测定 (1)粗略估计法: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??，s?f，即该点(或像)可认为是焦点，而光点到透镜中心的距离，即为 凸透镜的焦距，由于这种方法误差很大，大都用在实验前作粗略估计。 (2)利用物距像距法求焦距:当透镜的厚度远(来自:WwW.xIelW.cOm 写 论文 网:光学基础实验凸透镜成像实验报告)比其焦距小的多时，这种透镜称 ff??1 为薄透镜。 在 近轴光线的条件下，薄透镜成像的规律可表示为:ssf??f? ss s?s 当将薄透镜置于空气中时，则焦距 (3)自准直法:如图2.2所示，在待测透镜l的一侧放置被光源照明的物屏，在另一侧 放一平面反射镜，移动透镜(或物屏)，当物屏正好位于凸透镜之前的焦平面时，物屏上任一 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倒立实 像。此时物屏到透镜之间的距离就是待测透镜的焦距，即f?s (4)共轭法:;取物屏像屏之间的距离大于4倍焦距，且保持不变，沿光轴方向移动透 镜，则必能在像屏上观察到二次成像。如图2.3所示，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相移为d,根据透镜成像公式， 将?1???2??(d?d)/2 ?1???2??(d?d)/2 d2?d2f? 4d 代入得 可见，只要在光具座上确定物屏、像屏以及透镜二次成像时其滑座边缘所在位置， 就可比较准确的求出焦距。 2.凹透镜焦距的测定 (1)视差法:在物和凹透镜之间置一有刻痕的透明玻璃片，当透明玻璃片上的刻痕和虚 像无视差时，透明玻璃片的位置就是虚像的位置。 (2)辅助透镜成像法:如图2.6所示，先使物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ab之间放入待测凹透镜l2,就能使虚物 ab产生实像ab。分别测出 l2到ab和ab之间的距离s1、s2，即可求出l2的像方焦距f2。 二、数据处理 %f?19.08+/-0.04 ?ef?0.2% 表2.2 自准法物屏位置x。= 485单位:cm%f?19.9+/-0.3 ? ef?1.5% 表2.3 共轭法物屏位置x。=10cm像屏位置x3=95 d?x3?x1?85cm cm ef?% f=19.78 +/-0.05 0.25% 2、测量凹透镜焦距 cmf?7.53+/-0.014 ? ef?%1.86% cm 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 5 辅助透镜成像法 ab位置 x0?635cm ?f? ?19.61+/-0.24 ef=1.24% 三、思考题 1、如会聚透镜的焦距大于光具座的长度，试设计一个实验，在光具座上能测定它的焦距。用平行光射入透镜，在光具座面上放一镜子，反射透镜过来的光，然后用一小屏幕去看 光汇聚的最小光点，然后测出座面距小屏幕的距离，加上光具座的距离便是焦距; 也可用一束很细的激光垂直于透镜的面射入，并量出与透镜的中心轴距离，以及通过透 镜后光落在座面上与透镜中心轴的距离，通过几何的方式算出焦距。 使用一个焦距小的透镜在此透镜前方，以此来减小焦距，是光点落在光屏上通过测量待 测透镜与已知焦距的距离即可得答案使用平面镜反射也可 2、 用共轭法测凸透镜焦距时， 为什么必须使d?4f,试证明之。由物像共轭对称性质的到透镜焦距 f=(d -d )/(4d) 。其中，d 是两次得到清晰的物 像所在位置之间的距离，所以 d 是大于零的，如果 d 是小于或等于 4f 的话，那上式的到 的 f 是负值或零。 因为1/u+1/v=1/f u0 v0 l=u+v=uv/f篇三:光学基础实验实验报告(i) 刘云鹏 912104520140 实验1 光的直线传播规律 报告人 刘云鹏 同组实验者 无时间 未知实 验目的: 1. 验证光的直线传播规律 2. 了解照相机的基本原理 一、实验仪器制作过程及成品描述(详细) 1.用纸卷两个略有大小不同的圆筒，刚好够相互套入; 2.涂黑期内表面保证不透光且无内表面反射; 3.将大的圆筒一端用黑色电工胶带封闭，并戳一个针孔，在小的圆筒一端贴一张薄 的白纸作观察屏; 4.完成的观察器由粗细两伸缩圆柱筒构成，白纸上有倒像。 二、实验原理:(简略叙述)小孔相机运用光的直线传播原理，一个极小的孔将远处传来的光限制成为一束及细光线， 物体上不同部位发出的光线通过小孔到达屏幕成像;在光具座上，设置相应试验系统，验证 分析小孔成像。 三、实验步骤及现象(详细)步骤:1.制作小孔成像实验装置; 2.在光具座上依次放置光源，物屏，小孔成像，测量显微镜等，观察物屏上 的图案在小孔后纸屏上的位置和大小，并用测量显微镜测量物，像，小孔间的距离和物 象大小关系; 现象:物体或观察屏距小孔越远像越模糊，观察屏距小孔越远像越大，越模糊。 四、自问自答 小孔成像有“景深”问题吗，为什么? 小孔成像无“景深”问题，因为其成像为光沿直线传播原理，而非透镜改变光路实现会 聚的原理。 实验2 三棱镜的角度与色散测量 报告人刘云鹏同组实验者 蒿岭，于振华 时间2014.9.2 实验目的: 1( 了解分光仪的构造原理，学会正确使用分光仪 2( 掌握棱镜角度测试的原理和方法 3( 了解光的折射与棱镜色散现象 一、实验仪器:(仪器名称及仪器编号、样品描述) 分光仪，反光镜，三棱镜 二、实验原理:(简略叙述) 1.角度测量原理: 用分光仪测量棱镜顶角采取两种方法 用调好的望远镜对准夹棱镜顶角的两个面，使得返回的十字像在分划板上重合，记录下 望远镜的两个角度读数，望远镜转过的角度与顶角互补。 2.最小偏向角法原理: 如图，p为顶点，两边是折射面，夹角α作三棱镜的顶角。光线由ab入射，经过两次折射沿de方向射出，ab与de夹角为δ偏向角δ=?fbd+?fdb=i1-i2-α，因为顶 角α=i1-i2，δ具有最小值，当且仅当i1=i2时，此时入射光和出射光的方向相对于三棱镜 是对称的，由sin 折射率n。 三、分光计调整过程及其涉及的光学、机械原理(详细) 篇二:探究凸透镜成像实验报告 课题:探究凸透镜成像规律 学生姓名: 班级: 印制时间: 主备人:复备人:教研组长: 教导主任: 一，选择题1.一个焦距为10 cm的凸透镜，当物体从离透镜30 cm处逐渐移到离透镜20 cm处的过程中，像与像距的变化为( ) A.像逐渐变小，像距逐渐变小 B.像逐渐增大，像距逐渐增大 C.像先小后大，像距逐渐增大 D.像逐渐增大，像距逐渐变小 2.一个物体在凸透镜前20 cm处，在屏上成一倒立缩小的像，则透镜的焦距f( ) A.10 cmf20 cm B.f10 cm C.f10 cm D.f20 cm 3.如图3-3-1所示，凸透镜的焦距为8 cm，当物体AB放在该凸透镜主轴上距离凸透镜12 cm的位置处时，调整光屏的位置使光 屏上出现该物体清晰的像，则在光屏上得到一个( ) 以看到来客的正立、缩小的像。由此可以断定，此时防盗门镜的作用相当于一个( ) A.凸透镜 B.凹透镜 C.凸透镜和凹透镜 D.玻璃砖 5.如图3-3-2是用来研究凸透镜成像规律的实验装置示意图(屏未画出)，当蜡烛和透镜放在图示位置时，通过移动光屏，可以在光屏上得到与物体等大的像。若透镜位置不变，将蜡烛移到刻度为30 cm处，则( ) A.移动光屏，可以在屏上得到倒立放大的像 B.移动光屏，可以在屏上得到倒立缩小的像 C.移动光屏，可以在屏上得到正立放大的像D.不论光屏移到什么位置，都不能在屏上得到清晰的像 6.有一焦距为10 cm的凸透镜，将物体从离凸透镜30 cm处沿主光轴移到距透镜20 cm处，这个过程中所成的像( ) A.始终是正立、放大的实像B.始终是倒立、放大的实像 C.离透镜越来越远，像变大D.离透镜越来越近，像变小 7.张晨在做研究凸透镜成像的实验时,保持凸透镜位置不变,如图3-3-5所示,先后使烛焰位于a、b、c、d四点,并分别调整光屏的位置。实验后,他归纳出以下说法，其中错误的是( ) A.烛焰位于a点时，屏上出现的实像最小B.烛焰位于b点时，成放大的实像 C.烛焰位于c点时，屏上出现的实像最大D.烛焰位于d点时，成放大的实像 8.一物体放在凸透镜前18 cm处，在透镜另一侧20 cm处成一清晰像，则此透镜的焦距 ( ) 学生姓名: 班级: 印制时间:A.一定大于20 cmB.一定小于9 cm C.一定在10 cm到8 cm之间D.一定在9 cm到10 cm之间 9.一物体放在凸透镜前18 cm处，在透镜另一侧20 cm处成一清晰像，则此透镜的焦距 ( ) A.一定大于20 cmB.一定小于9 cm C.一定在10 cm到8 cm之间D.一定在9 cm到10 cm之间 10.在研究凸透镜成像实验时，当烛焰离透镜12 cm时成的是放大的实像，当烛焰离透镜7 cm时成的是放大的虚像，则这个透镜的焦距不可能是下列的哪个值( ) A.8 cm B.10 cmC.11 cm D.14 cm 二，填空题1.当物距___________ 2倍焦距时，凸透镜成的像是___________实像;当物距___________焦距时，成虚像，并且虚像的尺寸___________。 2.如图3-3-3所示，是赵强同学用蜡烛、凸透镜和光屏研究凸透镜成像规律的实验装置，其中还需要调整的是____________。调整后烛焰能在光屏上成____________立的实像，若想使像变大，应将蜡烛向 3.在观察凸透镜成像的实验中，光屏上已成清晰、缩小的像，当烛焰向透镜靠近时，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向 ____________ (填“靠近”或“远离”)透镜的方向移动，若要观察到烛焰放大的虚像，烛焰到透镜的距离应____________透镜的焦距。 4.一束平行光线经凸透镜折射后的传播方向如图3-3-4(a)所示，由图可知，此透镜的焦距大小约为__________ cm;若将一烛焰放在此凸透镜左侧2 cm处，如图3-3-4(b)，则透过透镜可以看到一个__________、__________的虚像。 5.在“探究凸透镜成像的规律”的实验中。 (1)实验时，应使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在________________________。 ? ?在第5次实验中，从_______一侧透过透镜看到在________一侧放大的像。 主备人:复备人:教研组长: 教导主任: 篇三:4.5凸透镜成像实验报告 八年级物理学生实验报告——探究凸透镜成像的规律 班级 姓名 【探究目标】探究凸透镜成像的规律 【实验器材】光具座、凸透镜、蜡烛、刻度尺、光屏、火柴。 【提出问题】 改变蜡烛在凸透镜前的位置即物距，通过凸透镜后会成什么样的像, 【设计实验】 1(将蜡烛、凸透镜、光屏依次放置在光具座上，点燃蜡烛，把烛焰、凸透镜、光屏三者的中心调至同一高度。(调节的目的是:使烛焰的像能成在光屏的中间。) 2(将蜡烛移至凸透镜2倍焦距以外的某一位置，调节光屏的位置直到光屏上出现清晰的烛焰像，观察并在表中记录下像的情况。 3(将蜡烛移至距凸透镜2倍焦距处，调节光屏的位置直到上面出现清晰的烛焰像，观察并在表中记录下像的情况。 4(将蜡烛移至距凸透镜1倍焦距和2倍焦距之间的某一位置，调节光屏的位置直到上面出现清晰的烛焰像，观察并在表中记录下像的情况。 5(将蜡烛移至距凸透镜1倍焦距处，调节光屏的位置，观察并在表中记录下像的情况。 6(将蜡烛移至距凸透镜焦距以内的某一位置，观察并在表中记录下像的情况。 7(实验完成后熄灭蜡烛并整理仪器。 【进行实验和收集证据】 实验中所使用的凸透镜的焦距是f = cm 【分析和论证】