薄透镜焦距的测定 一、实验目的 1掌握测量透镜焦距的原理和

薄透镜焦距的测定 一、实验目的 1掌握测量透镜焦距的原理和 实验一 薄透镜焦距的测定 一、实验目的 1.掌握测量透镜焦距的原理和方法。 2.学会简单光学系统的共轴调节方法。 二、仪器与用具 光具座、凹薄透镜，凸薄透镜、平面反射镜等。 光具座的结构: 光具座由导轨和一些基本的光学部件组成。GP-78型光具座的结构如图1—,所示。光具座结构的主体是一个平直的导轨，导轨的长度为1.5m,上面刻有毫米标尺。另外还有多个可以在导轨上移动的滑块支架。 一台性能良好的光具座应该是平直度较好;还要保持光具座上各组件的同轴性和滑块支架的平稳性。 注意:实验结束时，应将滑块取下，不要放在光具座的中间或两头，以免导轨长期受压变形;为了便于金属滑块在光具座上滑动，一般在光具座上涂有润滑油，操作时应避免衣物与光具座接触( 三、实验原理 如图，设薄透镜的像方焦距为ƒ′，物距为u,对应的像距为v ,则透镜成像的高斯 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 为 1 111,, (1-1) vuf' uv故 (1-2) f',uv, 符号定则规定:距离自参考点(薄透镜光心)量起，与光线进行方向一致时为正，反之为负。运算时已知量须添加符号，未知量则根据求得结果中的符号判断其物理意义。 测量薄透镜焦距有以下几种基本方法: 一、测量凸透镜焦距的方法 1( 自准直法 将物AB放在凸透镜前焦平面P上，物体发出的光束经过透镜折射后成为一束平行光线，如图1-2，如将一个垂直于透镜主光轴的平面反射镜M放置在光路中，反射光线也为平行光线，且通过透镜后会聚在透镜前的焦平面P上，形成一个与物AB大小相同 A'B'的倒立的实像(此时透镜的焦距即为 ,fu, (1—3) 式中，u?|x–x|( p1 图1-3二次成像法测焦距光路图 图1-2自准法测焦 距光路图 ,(二次成像法(贝塞尔法) 取位于,处的物,,与像屏,之间的距离,,,f，透镜在,、,之间移动，则必能 2 在屏上两次成像，如图,—,所示。用两次透镜成像公式可得: 22Ld,,f, (1—4) 4L ,f式中L=|xx|。由实验测得x、x、x、x，算出,和d ,代入式(1—4)，即可求出焦距。 —pQpQ12 二、物距像距法测量凹透镜的焦距 凹透镜不能成实像于屏上，所以测凹透镜的焦距时总要借助于一块凸透镜。在图1-4(a)中，物AB发出的光线经过凸透镜在Q屏上成实像A′B′。如在凸透镜和屏Q之间的x处插一凹透镜，如图1-,(b)所示，作为凹透镜虚物的A′B′将成实像A″B″1 于P处的屏上(根据透镜成像的光路可逆性特点，如将A″B″作为位于,处的实物，那么经凹透镜折射后形成的虚像A′B′必位于,处。由式(,,,)及u、v、ƒ′正负号规定可得 111,, ,fuv 化简得 uv (1—5) f,uv, 式中，u=|x–x|;v=|x–x|。由实验测得x、x、x，算出u 和v，代入式(1—5)，1p1Q1pQ 即可求出凹透镜的焦距。 图1-4物距像距法测凹透镜焦距光路图 3 预习思考题: 1. 为什么要对光具座上的光学系统进行共轴调节, 2. 用两次成像法测凸透镜焦距时，为什么必须满足,,,f ? 3. 自准直法测凸透镜的焦距利用了凸透镜的什么光学特性, 预习思考题答案: 略。 四、实验内容 (一)、简单光学系统的共轴调节: 光学系统的共轴调节就是对光学系统中各光学元件的光轴进行调节，使它们重合，即达共轴。共轴调节是光学测量的先决条件，也是减小测量误差、确保实验成功的极为重要的步骤。必须反复地、仔细地进行调节。调节分两步进行: 1、粗调 先把物、透镜、像屏等元件放置于光具座上，用眼睛观察，使各元件的中心大致在与导轨平行的同一条直线上，并使物平面、像屏平面和透镜面相互平行且垂直于光具座导轨。 2、细调 依靠成像规律进行调节。如图1-6所示，若物和观察光屏相距较远，则移动透镜时会有两个不同的位置I和II，于屏上分别呈现大、小两个实像。若物的中心处在透镜光轴上而且光轴与导轨基线平行，则移动透镜时，大小两次成像的中心必将重合。若物的中心偏离光轴或导轨与光轴不平行,则当透镜移动时,两次成像时像的中心不再重合。这时可根据像中心的偏移判断,调节至共轴等状态。若物体,的中心偏离在透镜光轴之下，则大小 ,','两像,",","、的中心均偏离光轴，分别位于光轴上方的和处，小像中心离轴较近。 ,"一般调节的方法是:成小像时，调节光屏位置，使与屏中心重 ,'合;而在成大像时，则调节透镜的高低或左右，使位于光屏中A 心(依次反复调节,便可调好( B (二)、自准直法测凸透镜焦距 ,(实验光路如图形,-2所示，调节平面反射镜,，使之垂B, A, 4 图1-7 物像重合示意图 直主光轴，移动凸透镜的位置，直至在物屏所在的平面上得到一个等大、倒立的清晰实像，如图,-,所示。 ,( 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 透镜的位置x和物的位置x，根据式(,-2)求出焦距。 1p 3(保持物的位置x不变，移动透镜位置，重复步骤,、,，测五次。 p (三)、二次成像法(贝塞尔法)测凸透镜焦距 ,(实验光路如图,—3所示。固定物与屏的位置，将凸透镜沿光具座的导轨自左向右缓慢移动,如屏上两次出现倒立、清晰的实像，说明此时光路满足测量条件L>4f( ,(移动凸透镜，当屏上呈现清晰的放大实像时，记录凸透镜的位置x(再向右移1动凸透镜，当屏上呈现清晰的缩小实像时，记录凸透镜位置x，计算两次成像中凸透镜2 移动的距离d( ,(记录物屏、像屏的位置x、x。计算物象间的距离,。利用式(,,4)求出透pQ 镜焦距。 ,(保持,不变，重复步骤,，共测五次。 (四)、物距像距法测凹透镜焦距 ,(实验光路如图形,-4所示。凹透镜先不放入光具座中，移动凸透镜，使像屏上出现清晰的缩小实像A′B′，记录A′B′的位置x。 Q ,(保持凸透镜位置不变，将凹透镜插入凸透镜和像屏之间，使。移动像OQf,屏到,处，此时可以找到清晰的放大实像A″B″。仔细调节凹透镜主光轴的高低和方位，B"B'使与在屏上重合，系统即处于共轴。 3(记录凹透镜位置x和A″B″的位置x算出u、v,代入式(,,5)，求出凹透镜1p 焦距。 ,(保持像屏位置x不变，移动凹透镜位置，使屏上重现清晰放大实像A″B″，重p 复步骤,，共测五次。 五、实验数据与结果(供参考) 表,,,自准法测焦距 次 数 xfxx,,||物屏位置 (cm) 透镜位置 x,,,fff||(cm) pip1iii (cm) 1 13.5 38.5 25.0 0 , 13.5 38.4 24.9 0.1 13.5 25.0 0 3 38.5 4 13.5 38.6 25.1 0.1 5 5 13.5 33.5 25.0 0 平均 25.0 0.04 值 凸透镜焦距的结果表达式 ffcm,，,,(25.000.04), f 表,,,二次成像法测凸透镜焦距 次 透镜的位置 透镜的位移22,d,|d,d|(cm) Ld,iii数 f,(cm) i(cm) dx,,||••x4Li21 (cm) (cm) xx12 , 40.20 97.75 57.55 25.00 0.63 , 39.68 97.40 57.72 25.00 0.46 , 40.00 97.58 57.58 25.00 0.6 , 39.00 97.82 58.82 24.92 0.64 , 38.75 98.00 59.25 24.14 1.07 L=132.20-6.20=126.00cm 22Ld,f,,d,58.18cm 4L ,24.82cm 22Ldd，,,,()0.2 ,，,2fLd2L4L ffcm,，,,,(24.80.2)凸透镜焦距的结果表达式 f 6 表,,3物距像距法测凹透镜焦距 x,112.70cmq 次凹透物距象距 焦距,,,uuu||,,,vvv||iiii数 镜位uvuxx,,||iiip1f,置 (cm) i vxx,,||iQ1uv,ii (cm) (cx1(cm) (cm) ( cm) m) , 98.20 14.50 32.90 25.93 1.29 7.62 , 95.70 17.00 45.90. 27.00 1.21 5.38 , 97.70 15.00 37.70 24.91 0.79 2.82 , 96.80 15.90 41.10 25.93 0.11 0.58 , 96.15 16.55 45.10 26.14 0.76 4.58 平均值 ,=0.836 ,=4.196 =25.98 f=40.52 vuv=15.79 u uv fcm,,25.98,uv, 22vu ,,,，,,1cm fuv22(u,v)(u,v) 凹透镜焦距的结果表达式 f,f，,f ,25.98,1,(26,1)cm 七、参考 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf [1] 林抒，龚镇雄.普通物理实验[M].北京:人民教育出版社，1981.、 [2] 曾贻伟，龚德纯等.普通物理实验教程[M].北京:北京师范大学出版社，1989.、 [3] 马葭生，宦强.大学物理实验[M].上海:华东师范大学出版社，1998.、 [4] 贾玉润，王公治等.大学物理实验[M].上海:复旦大学出版社，1987.、 7 [5] 沈元华，陆申龙.基础物理实验[M].北京:高等教育出版社，2003.、 8