1、薄透镜焦距的测量,一. 实验目的:,1. 学会简单光学系统的共轴调节。,2. 掌握几种测量薄透镜焦距的方法。,二. 实验原理:,1. 透镜简介：,薄透镜是指其厚度远远小于两球面曲率半镜 的透镜。,凸透镜也称为正透镜或会聚透镜 , 对光线起会聚作用; 焦距越短,会聚本领越大。凸透镜的焦距为 正 f 0 。用它观察物体，起放大作用。,c. 凹透镜也称为负透镜或发散透镜,对光线起发散作用;焦距越短,发散本领越大。凹透镜的焦距为负，f 0 。用它观察物体，起缩小作用。,d. 透镜的光轴: 通过透镜光心的直线叫透镜的光轴。通过透镜光心, 且垂直两球面的直线叫透镜的主光轴。其它通过透镜光心的直线皆为透镜的
2、附光轴。,2. 透镜成像公式:,为物距, 为像距, 为焦距。,在近轴光束的条件下,薄透镜的成像公式为:,3. 透镜焦距测量的方法:,(1) 用自准法测量凸透镜的焦距:,用自准法测量凸透镜焦距的光路图,（2）用位移法测量凸透镜的焦距：,当物体 与像屏 的间距 时，透镜在 区间移 动,可在屏上两次成像，一次成清晰放大的实像 ,另一 次成清晰缩小的实像 。d 为透镜的位移。,用位移法测量凸透镜焦距的光路图,由上图中几何关系可得：,(3) 用物距像距法测量凹透镜的焦距:,实物经凹透镜不能在屏上生成实像，可借助凸透镜给凹透镜生成一个虚物，最后再由凹透镜生成一个实像。,如图,在没有凹透镜时,物体AB 经凸
3、透镜 L1 后生成缩小倒 立的实像 。当 和 间插入凹透镜 后, 则 便成为凹透镜 的虚物； 对 而言，物 距 。 该虚物经凹透镜再成实像 ，像距 。,由透镜成像公式得:,由于: , , ; 故:,三. 实验内容:,1.光学系统的共轴调节:,调节光学系统共轴,是减小误差.确保实验成功的重要步骤。所谓“共轴”，是指各光学元件（如光源.物.透镜)的主光轴重合。具体分两步进行：,a. 粗调:将放置在光具座上的各光学元件靠拢在一起,用眼观察,调节它们的中心在同一高度,且连线(光轴)平行于导轨。,细调:移动各光学元件,利用透镜成像规律,大小不同的像生在 不同位置,调节透镜的高底或左右位置,使这些大小不同
4、的像的中心在屏上的位置重合, 则说明光学系统已经共轴。,2. 用自准法测量凸透镜的焦距: 在物(屏)与平面镜之间缓慢移动凸透镜直到在屏上生成清晰.明亮的与物等大的倒立实像。每次左移透镜. 右移透镜; 计录测量数据，求平均值。要求: 不改变物(屏)位置，测量六次，结果以 表示。,用自准法测量凸透镜的焦距: 在物屏(“1”字屏）与平面镜之间缓慢移动凸透镜直到在屏上生成清晰、明亮且与物等大的倒像。要求:每次改变物(屏)位置，测量4次，结果以 表示。,注：1. 测量时记录的是位置，而不是长度2. 读数时，统一标准：或从光具座左边或从右边读3.尽量把不动的物件如“1”字屏放在导轨的整数部位，以便容易算出
5、或估计出f,a，自准法测凸透镜的焦距,3. 用位移法测量凸透镜的焦距: 要求:在不同D值的条件下测4次,记录测量数据，用公式分别计算出 f , 将 结果以 表示。注： 1. 测量 4次每次变换D, 向大的方向变0.5或1cm,b，位移法测凸透镜的焦距,10.00,90.00,80.00,60.50,38.90,21.60,18.54,注意： a. 作为凹透镜的虚物,凸透镜一定要生成缩小的实像,读数后不变。b. 选择凹透镜的物距u 值，在能成像的前提下尽可能大。原始数据要求每个表格至少算出两个 f, 签上自己名字，交老师批改签字，数据处理f用平均误差法计算, 应考虑仪器误差=0.05cm,4. 用物距像距法测量凹透镜的焦距: 要求: 凸透镜得到的虚物位置不变,插入凹透镜后,移动像屏得到清晰放大的实像,测量出像距,记录测量数据。要求测量4次,每次改变凹透镜的位置 分别用公式计算出 f。,c，物距-像距法测凹透镜的焦距,62.00,75.80,-13.80,105.80,62.00,43.80,-20.15,思考题,P28 (1)(2).,
