1、实验二 用贝塞耳法（两次成像法）测薄凸透镜焦距一、实验目的1、掌握光具座（光学平台）的使用方法，学会调节光学系统，使之共轴2、掌握用贝塞耳法（两次成像法）测薄凸透镜焦距的方法3、掌握简单光路的分析和光学元件等高共轴调节的方法。二、实验原理图 2-1如图 2-1，取物体与像屏之间的距离 L 大于 4 倍凸透镜焦距 f，即 L4f,并保持 L 不变。沿光轴方向移动透镜，则在像屏上必能两次成像。当透镜在位置 I 时屏上将出现一个放大清晰的像（设此物距为 u，像距为 v） ；当透镜在位置 II 时，屏上又将出现一个缩小清晰的像（设此物距为 u，像距为 v） ，设透镜在两次成像时位置之间的距离为 C，根
2、据透镜成像公式，可得 u= v，u=v 又从图 2-1 可以看出：vCL2uCLv(2-1)uf 422式(4-1)称为透镜成像的贝塞尔公式。可知，只要测出了 L 和 C 的值，就可求得 f。此方法避免了测量物距和像距时由于估计透镜光心的位置不准所带来的误差(因透镜的光心不一定与它的对称中心重合)，所以这种方法测焦距 f ，既简便，准确度又较高。三、主要仪器及耗材1：白光源 S 5：白屏 H （SZ-13）2：物屏 P (SZ-14) 6：二维平移底座（SZ-02）3：凸透镜 L ( =190 mm) 7：三维平移底座（SZ-01）f4：二维架(SZ-07)或透镜架(SZ-08) 89：通用底
3、座（SZ-04）四、实验内容和步骤图 2-2实验步骤1）按图 2-2 沿米尺布置各器件并调至共轴，再使物与白屏距离 ；fl42）紧靠米尺移动 L，使被照亮的物形在屏 H 上成一清晰的放大像，记下 L 的位置 a1 和 P 与 H 间的距离 l ； 3）再移动 L，直至在像屏上成一清晰的缩小像，记下 L 的位置 a2 ；4）将 P、L 、H 转 180（不动底座） ，重复做前 3 步，又得到 L 的两个位置 b1、b2 ；5) 计算： （2-2） 12ada（2-3）bb（2-4）24aalf（2-5）2bbldf待测透镜焦距： （2-6）2abf五、数据处理与分析1、按表格中所列各项利用高斯公
4、式计算出透镜的焦距。求出 f 及 f后计算标准误差写成 f=ff 形式；2、分析实验结果，讨论误差形成原因；3、实验数据记录表 1-1，也可自拟表格。表 1-1 自准法 单位：厘米次数n a1 a2 b1 b2 f123平均值f=_ _ _cm E f=_%六、实验注意事项1.测量物屏、透镜及像位置时，要检查滑座上的读数准线和被测平面是否重合，不重合时应根据实际进行修正。2.由于人眼对成像的清晰度分辨能力有限，所以观察到的像在一定范围内都清晰，加之球差的影响，清晰成像位置会偏离高斯像。为使两者接近，减小误差。一般在物屏和像屏固定时，成大像时凸透镜应由远离物屏的位置向物屏移动，直到像屏上出现较清晰像(不是最清晰)为止，成小像时凸透镜应由靠近物屏的位置背离物屏移动。七、思考题为什么要调节光学系统共轴？调节共轴有那些要求？怎样调节？2为什么实物经会聚透镜两次成像时，必须使物体与像屏之间的距离 L大于透镜焦距的 4 倍？实验中如果 L 选择不当，对 的测量有何影响？f3.共轴调节时对实验有哪些要求?不满足这些要求对测量会产生什么影响?4.试分析比较各种测凸透镜焦距方法的误差来源，提出对各种方法优缺点的看法。
