实验十八薄透镜焦距的测定（可编辑）

实验十八薄透镜焦距的测定（可编辑） 实验十八薄透镜焦距的测定 薄透镜焦距的测定 教学 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 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 基础部物理实验室 黄尚永 本次实验主要通过让学生自己调整光路,用不同的方法测量凸透镜和凹透镜的焦距,掌握焦距的概念、透镜成像公式、光学实验等高共轴的调节、测量方法、数据的处理和记录、结果的 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 达。 学时安排 :3节课连上共135分钟:其中原理讲授和演示约40分钟,学生操作和个别指导约90分钟; 教学方法:一、配合实验展板做原理讲解;二、结合实验仪器做操作讲解和演示; 三、指导学生自己动手操作观察现象,记录数据; 重点难点:一、透镜焦距的概念; 二、几种测量透镜焦距的方法; 三、数据的记录和处理,结果的正确表达。 答疑和讨论安排:整个实验过程中随时解答学生的疑问; 考核方式:实验成绩共10分,最终在学生的实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 上给出: 严格检查学生签到和预习情况,预习占2分; 考察学生自己的动手能力并给于操作成绩,满分3分 实验报告的撰写,数据处理和最终结果表达,满分5分。 板书设计: 实验室展板 【实验原理讲授】(约20分钟) 薄透镜成像公式 透镜可分为凸透镜和凹透镜两类。它们对光线的作用分别是会聚和发散。当一束平行于透镜主光轴的光线通过凸透镜后,将会会聚于主光轴上,会聚点F称为该凸透镜的焦点,凸透镜光心O到焦点F的距离称为焦距f,如图18-1a所示。一束平行于主光轴的光线通过凹透镜后将发散。发散光的延长线与主光轴的交点F称为该凹透镜的焦点,凹透镜光心O到焦点F的距离称为凹透镜的焦距f。如图18-1b所示。 b图18-1 a 凸透镜b 凹透镜 当透镜厚度远远小于其焦距时,这种透镜称为薄透镜。在近轴光线的条件下,薄透镜成像的规律可表示为: (18-1) 式中u为物距,v为像距,f为透镜的焦距。u、v和f均从透镜的光心O算起。物距u恒取正值,像距v的正负由像的实虚来确定。实像时,v为正,虚像时,v为负。凸透镜的焦距恒取正值。凹透镜的焦距恒取负值。 凸透镜焦距的测量原理 测量凸透镜焦距可使用三种方法: 1.自准法(平面镜法) 图18-2 图18-3 如图18-2所示,若物体AB处于凸透镜的前焦平面时,物体上各点发出的光线通过凸透镜将变为平行光。此时,物距u即等于透镜焦距f。若用与主光轴垂直的平面镜将平行光反射回去,再经透镜会聚后将成为一个大小与物体相同的倒立实像,也必定位于原物所处的前焦平面上。测出物体与透镜的距离,即为该透镜的焦距。 2.物距像距法 如图18-3所示,当物体AB在有限距离时,物体发出的光线经过凸透镜折射后,将成像在透镜的另一侧,测出物距u和像距v后,代入公式即可算出透镜的焦距 3.共轭法(二次成像法) 图18-4 如图18-4所示,设物与像屏间距离为S,且S4f,并保持不变,移动透镜位置,当透镜在处时,屏上可获得放大的清晰的实像,当透镜在处时,屏上又获得一个缩小的清晰的实像。若与之间的距离为d,由公式可以导出该透镜的焦距为 凹透镜焦距的测量原理 1.物距像距法 凹透镜是发散透镜,它形成的像是虚像,不能在像屏上成像,因此测量凹透镜的焦距时,需要借助凸透镜。 图18-5 图18-6 如图18-5所示,从物体AB发出的光线经凸透镜折射后成像于,若凸透镜和像之间插入一个焦距为f的凹透镜,且小于凹透镜的焦距f,则凸透镜所成的像可看作是凹透镜的虚物。由凹透镜的光路图可知,在凹透镜焦距内的虚物将形成实像。根据光路的可逆性,如果将物置于,经凹透镜折射后,必定在处成虚像,这时物距,像距,而凹透镜的焦距f为负值,由公式可以导出该透镜的焦距为 2.自准法(平面镜法) 如图18-6所示,将物点A放在凹透镜的主光轴上,成像于点。若在和之间插入待测的凹透镜和平面反射镜M,使的光心与的光心在同一轴线上,调节,使由 平面镜M反射回去的光线经、折射后,仍成像在A点,此时,从凹透镜射到平面镜上的光将是一束平行光,点就成为由平面镜M反射回去的平行光束的虚焦点,即为凹透镜的焦点。 【实验提供仪器】 光源(白炽灯)、狭缝(物屏)、毛玻璃屏(像屏)、凸透镜一块、凹透镜一块、平面镜一块。 【实验操作及演示】(约20分钟) 光学元件同轴等高的调整 在进行几何光学实验时,必须将所有光学元件的主光轴调节到一条水平直线上。本实验用透镜成像的共轭法进行调整。 1.在光具座上按书图18-7放置光源、物屏、透镜(只用)和像屏,并使物屏和像屏之间的距离大于4倍透镜焦距。先用目测法将光源、物屏、透镜和像屏的中心轴调节成大致重合后,固定物屏和像屏。将所有光学器件紧挨着放在一起,目测高度-是否大致相同,是否同轴可观察光学器件上调节左右的刻度尺,调到大致一致。 图18-7 2.按书图18-7所示将凸透镜在、位置上反复移动,屏上分别得到放大和缩小的像(和),同时调节透镜高度,观察两次成像(注意准确判断什么是像),知道像点和重合,和在同一垂直方向上变化,此时即达到了同轴等高。 凸透镜焦距的测量 1.自准法 在调好的光学系统中,用平面镜替换像屏(如图18-2所示),然后改变凸透镜至狭缝(像屏)的距离,直至在狭缝旁出现一明亮、清晰的狭缝像时停止。测出狭缝到透镜的距离,即为凸透镜的焦距,测量5次,求平均值。数据填入数据表格?。 2.物距像距法 取三种不同的物距:,及(凸透镜的焦距已由自准法测出),分别测出相应的像距v,根据式(18-2)计算出透镜的焦距f,并求出平均值。自行设计数据表格并计算误差。测量时,应注意观察像的特点(大小、取向等),分别画出光路图,并作出说明。 3.共轭法 如图18-4所示,使狭缝与像屏间距。移动透镜L,获得放大和缩小的两次清晰的像,记下两次成像时透镜的位置,测出、之间的距离d,改变狭缝与像屏的距离S,取三个不同的S值,得到相应的d值,分别由式(18-3)求出f值,并求其平均值。见数据表格?。注意:间距S不要取的太大,否则将使一个像缩小的很小,以致难以确定凸透镜在哪一个位置上成像最清晰。 凹透镜焦距的测量 1.物距像距法 (1)在光具座上按图18-5放置物屏、凸透镜、凹透镜和像屏。照亮物屏并调整各器件至同轴等高。 (2)移去凹透镜,调节凸透镜和像屏的位置,使像屏上得到一个清晰的、缩小倒立的实像,固定,记下像屏的位置。 (3)在像屏和之间插入凹透镜,移动像屏直至重新获得清晰的像,记下的 位置和此时像屏的位置。 (4)用,代入式(18-4),计算凹透镜的焦距。 (5)改变的位置,重复(2)到(4)步骤,再测一次,求平均值。请自行设计数据表格。 2.自准法 (1)将物屏上的狭缝调整在透镜的主光轴上,如图18-6所示。移动使在像屏上获得清晰的像。固定并记下像屏的位置。 (2)用平面镜替换像屏,并在和平面镜之间插入凹透镜。移动和平面镜,直至物屏上得到清晰的像为止。记下的位置,则凹透镜的焦距。 (3)改变位置,再测一次f,求平均值。请自行设计数据表格。 【注意事项】 注意尽量调节各光具中心等高共轴,以使像尽可能清晰可见。 取放光具时要轻拿轻放,放回光具座后面,避免碰倒或掉到桌下。 在光具座上读数时,注意刻度的表示,有进位时需要进位,不能机械照读。 凹透镜焦距为负值,虚物成实像时,物距是负值,计算时应该加以注意。 【数据表格及数据处理】 1.用自准法测凸透镜的焦距 次 数 1 2 3 4 5 平均 物屏位置I(cm) 透镜位置II(cm) cm (cm)误差计算: (其中) 2.物距像距法测凸透镜焦距 次 数 平 均 物屏位置(cm) 像屏位置(cm) 透镜位置(cm) (cm) cm cm cm 误差计算: (其中)3.共轭法测凸透镜焦距 次数 1 2 3 平均 物屏位置I(cm) 第一次成像位置IIcm 第二次成像位置IIIcm 像屏位置IVcm cm d| ?-?|cm cm cm 误差计算: (其中) 4.用物距像距法测凹透镜焦距 次 数 1 2 3 平 均 虚物位置(cm) 实像位置cm 凹透镜位置xcm cm cm cm cm 误差计算: (其中) 5.用自准法测凹透镜焦距 次数 1 2 3 平均 虚物位置(cm)透镜位置cm cm cm误差计算: (其中)