透镜焦距的测量
教案
实验八透镜焦距的测量
教学目标
通过本此授课应使学生掌握以下知识内容:
、透镜成像的基本规律 1
2、测量透镜焦距的基本方法。
教学方法
采用讨论式，提案式教学方法
实验内容
1、 讲授实验原理、仪器使用方法、实验步骤等。
(1) 透镜成像的基本原理
(2) 光学元件共轴的调节方法
(3) 透镜焦距的测量方法
讲授时间:20分钟
2、 指导学生熟悉实验仪器、讨论实验中可能出现的问题。
讲授时间:25分钟
3、 指导学生实验。
讲授时间:2课时
重点及难点
1、 各测量的符号规则
2、 透镜焦平面及光的可逆性原理
3、 逐次成像的方法
4、 光学元件共轴的调节方法
教学过程设计
透镜是光学仪器中最基本的元件，了解并掌握透镜焦距的测量方法，不仅有助于加深理
解几何光学中的成象规律，也有助于加强对光学仪器调节和使用的训练。
【实验原理】
1、 由物距与像距求焦距
如图1所示:
根据透镜成象的高斯公式:
111,, (1) ,SSf
有:
,SS,f, (2) ,S,S
测量出公式中各项即可计算出凸透镜的焦距。注意各测量量的正负号。
2、 由透镜两次成象求焦距
如图2所示:
22Ld, (3) f,4L
讨论:L,4f，如何改变L使测量精度更高
3、 由光的可逆性原理求焦距
(1)透镜的焦平面的概念
(2)光的可逆性的概念
(3)测量方法(演示)
4、 由辅助透镜成像法求凹透镜焦距
如图4所示:
成像公式:
,SSf, (4) 2,S,S‘提示:S、S均为正
多透镜的逐次成像法
‘讨论:1、为什么S、S均为正
2、 如何调整实验参数提高测量精度
【实验任务】
1、 光具座上各光学元件的共轴调节(演示)
2、 4项内容的测量(见附
表
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)
讨论:如何确定实验中的Δb
原始数据及数据处理
表一:物距、像距求像距
/次数 S(cm) S(cm) f(cm) 1 15.90 28.10 10.15 2 16.93 25.69 10.20 3 17.98 24.22 10.32
10.22 ，，fcm
表二:两次成像求焦距
次数 X(cm) X(cm) d=X-X(cm) L(cm) f(cm) 1212
1 12.71 48.50 -35.79 61.58 10.19 2 13.08 44.81 -31.73 57.80 10.10 3 13.59 40.92 -27.33 54.24 10.12
10.14 ，，fcm
表三:可逆原理求焦距
次数 1 2 3 4 5 6 f(cm) 10.15 10.51 9.95 10.61 10.02 10.52
10.29 f(cm)
S 0.27
0.11 S x
表四:辅助透镜求凹透镜焦距
次数 ,,,,，，，，，，，，，，，，PcmPcmLcmScmScmfcm 1 54.02 58.90 46.95 7.07 11.95 17.31 2 48.10 56.61 40.35 7.75 16.26 14.81 3 46.45 52.52 38.82 7.63 13.68 17.25
16.48 ，，fcm
注:讨论测量2与测量1、3的误差为何如此大。
可逆原理求焦距误差处理
,,2S,0.22 Ax
,,0.05cm B
2222u,,，,,0.22，0.05,0.2 AB
，，f,f，,u,10.3,0.2cm
浙公网安备 33021202002483