薄透镜焦距的测定参考模板范本.doc

1、薄透镜焦距的测定透镜是光学兑器中最基本的元件，掌握透镜的成像规律，对于了解光学仪器的原理和正确使用是很有益的。焦距则是透镜的一个重要的参数。不论是单个透镜还是透镜组，不论是较简单的应用，还是复杂的应用都有测定焦距的问题。这里介绍两种测焦距的常用方法。学会测量透镜焦距，掌握透镜的成象规律，将有助于我们了解各种光学仪器的功能和原理。I.成像公式法透镜是重要的光学元件C目的电ij冉、注ajsk1、 掌握光路调整的基本方法。2、 2、用共辄法、自准法测量凸透镜焦距，用自准法、物距、像距法测量凹透镜焦距。3、加深对凸透镜成像规律的感性认识。仪器光具座，凸透镜，凹透镜，光源，屏，平面反射镜等原理，i1、共

2、辄法测西透镜焦距薄透镜的近轴光线成像公式为，SS1+1-l f-.一一一21-1sr-fJ-，s+S显然，只要测出物距S和像距SF，便可计算出透镜焦距f。但由于透镜光心位置难于准确确定，误差较大。消除这一系统误差的方法之一就是利用共辄法，亦称两次成像法， 由凸透镜成像规律可知，如果物屏与像屏的相对位置D保持不变，而且D4f，则在物屏与像屏间移动透镜，可得两次成像。当透镜移至L1处，屏上得到一个倒立放大实像AFB f$移至Lz处，屏上得到一个倒立缩小实像Aev，光路如图20-1所示。由图可知，透镜在Ll处，台$i i i i-i is;+31=7，只+EZE77才(豆1-2)透镜在Lz灶，有s1

3、.1工斗1vSL+否广7，瓦百+D二S1427JJ&21-3解上两式，简化得24-DLdz21-4?r-ZD一所以测得D和d，就可以算得凸透镜焦距f。但必须满足D4f的条件，否则像屏上不可能有两次成像。这种方法不需要确切知道透镜光心在什么位置，只要保证在两次成像过程中，确定透镜位置的标线和透镜光心之间的偏离保持恒定。2、自准法测凸、凹透镜焦距如图21一2所示，光源So置于透镜焦点川处，发出的光经过透镜后成为平行光，若在透镜后面放一块与透镜主光轴垂直的平面镜EM，平行光射于M并沿原路反射回来，仍会聚于So上，即光源与光源的像都在透镜的焦点F处，透镜的光心。与光源、So之间的距离即为此飞，远镜之假

4、思fq:却果光源不j制光源，而是一个发光的、有一定形状的物屏，贝。当该物屏位于透镜的焦平面上时，其像必然也在该焦平面上，而且呈倒像。此时物屏至透镜光心的距离便是焦距f。利用这种物、像在同一个平面上且呈倒像的测量透镜焦距的方法称为自准法。对于四透镜，因为它是发散透， 镜，所以要由它获得束平行光，必须借助一凸透镜才能实现，如图21-3所示。先由凸透镜L1将置于一S。她的光点成像于SOF处，然后将待测凹透镜Lz和平面镜M置于凸透镜LI和SOF之间，如果L1的光心。到儿之间距离OSOFlf四|，则当移动Lz，使La的光心OF到S;间距为OFS:=lf凹|时，由So处光点发出的光束经过L1、Lz后变成平

5、行光，通过平面镜M的反射，又在So处成一清晰的实像，确定了像点和凹透镜光心的位置就能测出f凹。3、物距、像距法测凹透镜焦距如图21-4所示，先用凸透镜Ll使物AB成缩小倒立的实像AB，然后将待测凹透镜Lz置于凸透镜L1与像AFBF之间，如果OFArdf时，则通过LI的光束经过Ez折射后，仍能成一实像A矿BfQ但应注意，对凹透镜Lz来讲，AFB为虚物，物距Sz=-0A，像距SSF=0AF，代入成像公式21-1即能计算f四JJ3、 透镜成像实验操作方法指导根据透镜成像公式21-lS-S+f苛t干嘈1h11哩古古1:夹.夭LL#3茧l鸟主t飞.j;=也旷J吁!毛t飞专忖1.J飞8f驾聋iL;微分后，

6、得apzsr zdSFU技产dS=否dS21-5该式表明，在成像时，一定的像EESF对应于一定的物距。如果将S增加或减小AS量，相应地SF需要有AS，=SF/SYAS的增加或减少量，才可重新成像。因此式21-5中的因子(到可作为透镜成像实验方法的指导，来确定采用l正确操作方法。若lSFj闷，因子iSF/Sl4f的某一整数值上。放上凸透镜，调整成同轴等高.4先让透镜在物屏之后稍大于2fr处定位，然后移动像屏接取缩小的清晰像，再把像屏固定，测出光具座上的位置为X105再移动透镜，在像屏上成放大的清晰像，测出光具座上的位置为xz，算出d=l xz-X1|值。再重复4、5测量两次。将数据记入表中。3、

7、自准直法测凸透镜焦距1将像屏换成平面镜，仔细地移动和调节透镜离开物屏的距离和高低，直至物屏上看到与物大小相等的清晰的倒像为止，分别记下物屏和透镜在光具上的位置So和X10则lSoXI|=f凸。重复2次。2为了消除透镜中心线与光具座座架滑块的读数准线并不在同一平面内指垂直于光轴的平面带来的误差，把透镜与透镜夹旋转180。后，再按前面的方法重复测量三次。将全部数据填入表中。4、自准直法测量凹透镜焦距1将物屏置于So位置，凸透镜Ll置毛蒜一位置XI使|XISo|2f凸，再把像屏放在光具座上，移动像屏，成一个清晰缩小的像在像屏上，记下像屏位置Ste2在凸透镜与像屏之间按图21-4加入待测凹透镜Lz於适

8、当之处，移动像屏直至屏上出现较清晰的像，调整Lz的上下、左右位置，使像的中心与原凸透镜第一次成像的中心相同。固定像屏，然后再仔细缓慢地前后移动凹透镜Lz的位置，直至像屏上出现最清晰的像。记下此时四透镜Lz的位置xz及像屏的位置Ste由比得Sz=-l S4-xz|，si=l sf-xs l代入式21-1即可计算出f凹值。3保持物屏，凸透镜LI位置不变，再按上述方法测量两次，将全部数据填入表中。敏据处理:tFJ干14:1;二二?川J;:mM:;川:1;在!卦毕，立i、关辄法测凸透镜焦距=物屏Se1像屏SJ|D=lsd-Sol|Xsj xzld=!xrxzl lL DZ-dziom|(cm|cmlo

9、micm-4D测量结果f=了土Af2、自准法测凸透镜焦距z物屏惶Sai二、二l凸透震惊X1|iil|fEl边训|ilill测量结果f=了Af3、自准法测四透镜焦距，明白l凸透镜LI的i像屏位置Sd丁丁蒜可寸写=2。m|位置XIOmiom|位置xzOm|测量结果hTAf4、物距、像距法测量凹透镜焦距。物屏位哥凸透镜L1|像屏位置|凹透镜Lzl像屏位置|SEiset-xsl|sslsd-xzlL ssrse叫1位置勾叫lsj叫l位置xkcm|24|(cmlicm仁:1SI|J;i|lili、，l LirlJ二JJlJfjJiijlivj句:lilL二L二斗|测量结果f二?土Af06职C分析讨论-1

10、、为什么实验中用自屏作为成像的光屏?可否用黑屏、透明平玻璃、毛玻璃屏T为什么?2、为什么实物经会聚透镜两次成像时，必须使物体与自屏之间的距离大于透镜焦距的4倍?如选择不当，对焦距测量有什么影响?、在自准法测量焦距实验中移动透镜位置时，为什么也能在物屏上先后二次出现成像现象?那一个是透镜的自准直像?怎样判别?E.平行光管法目的11、学会平行光管的调整方法，2、学会用平行光管法测透镜焦距的方法。C仪画，光具座，凹透镜，凸透镜，测微目镜，平行光管。原理用平行光管测透镜或透镜组焦距的装置如图21一5所示。6.3V小电珠照明玻罗板，由于玻罗板上每点发出阳光束经物号后转雪子?些午，J，占然号通过待测透镜，

11、便将玻罗板上的标准线对成像在待测透镜的焦平面上。设平行光的像方焦距为fr，玻罗板某线对间距为h，待测透镜象方焦距为f勺，该标准线对实像的问距hrA为倒象，h1f为负值由光路图显见ztgu=步，肌=纤由于平行光管射出的是平行光，贝OU1=ul，由通过透镜中心的光线，得u=h及u=us，由此可得UI=u=u=ut所以有L t飞川h h仇，、;洁、77277、解之得tL，ff=-t-J?j二-5式中，fF和h都是标准值。用测微目镜测出线对间距hF，就可计算出待测透镜的焦距e平行光管法不仅能精确测出薄透镜的焦距，而且能精确测出厚透镜和透镜组的焦距。将一块已知焦距的凸透镜与一待测的凹透镜叠在一起，构成一

12、会聚透镜组，再用平行管法测量。若上述透镜都是薄透镜，设用平行管法测出的复合透镜的焦距为fA，已知凸透镜焦距为f 山则凹透镜焦fraB巨由下式确定。772777所以得，也主f-f4-f.;一z-fi-ff，叫21-7s预习要求31、阅读4-4有关平行光管的内容，了解平行光管的结构.2、弄懂用平行光管测凸透镜和凹透镜焦距的原理，C实验内容1、测量凸透镜的焦距l按图21-5所示，将调整好的平行光管和测微目镜放在光具座上。调节测微目镜高低，以对准平行光管发出的光斑。2将待测透镜放在平行光管与测徽目镜中间，并调节其高低，使从测微目镜中观察时，光束中心不随去镜沿光具座的移动而改变，此时三者共轴，3当移动透

13、镜至某一位置时，从目镜中可观察到清晰的玻罗板的像，再经过仔细地调节，可使该像与自镜测量准线无视差。4用测微目镜分别测出玻罗板上1mEII、2mm，4mm线对的像的问距h Er，重复5次，记入表中，lmm线对数据表测量序数;|11213777:1jhhzya!Y1mm兰:l;二J:J;7i，:JJ二;|斗牛kii￥Ljh(mmi!li二|11!1说明z2rrlrn手I14mm线对数据表按上列格式自拟。MF2、测量凹透镜焦距1将待测凹透镜和已测焦距的凸透镜组合成一块复合透镜。:二:!;2仿照上法测出复合透镜的焦距fL，再代入21一7式计算f;e敏据处理1、测凸透镜;焦距-Ff由数据表中及式21一6可得二l mm线对hiAh(=f(=tifAff=2mm线对hj士Ah(=f;=T;Afi=4mm线对hj士Ahi=f(=taAfi=将以上三撇撇平均UELZJEU-hi誉院升、号:;2、测凹透镜焦距按照式21一7求出凹透镜的焦距，然后计算复合量误差，【分析讨论试比较实验I、E中测量凸透镜焦距的儿种方法所得结果，说明它们各自的优缺点.5 / 5