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薄透镜的测量

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卖家[上传人]：新**

文档编号：508296703

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常见问题

1、实验内容:1. 光学元件等高共轴的调节（1）确定凹凸透镜，粗测凸透镜焦距。（2）将光源、物屏、待测透镜和像屏依次放在光学导轨上，然后进行各光学元件等高共轴的粗调和细调。粗调：将光源、物屏、待测透镜和像屏靠在一起（光源保持不动），然后调节各光学元件的中心大致在同一直线上。细调：1.调节像屛、物屏及凸透镜的截面（过光心的截面）垂直于光学导轨。此操作是本实验成败的关键所在。2. 利用二次成像法调节光学元件共轴（1）物屏和像屏之间的距离大于 4倍凸透镜的焦距并固定物屏和像屏.（2）移动凸透镜，在像屏上观察到两次成像，一次成大像，一次成小像。当两次像的中心重合时，表明各光学元件已经共轴。若两次成像的中心不重合，则分成两维进行调节。调节透镜的高低，使两次像的中心在同一高度；然后前后（实验人员正对着导轨）调节透镜，使两次像的中心重合。2. 凸透镜焦距的测定（1）二次成像法测定凸透镜的焦距。如图1，在光学平台上依次放置各光学元件，并使物屏与像屏间的距离大于4倍透镜焦距且固定物屏与像屏。记录物屏与像屏的位置。移动透镜，在像屏上呈现清晰、放大、倒立的实像，记下此时透镜的位置，然后继

2、续移动透镜直到像屏上呈现清晰、缩小、倒立的实像，记下此时透镜的位置。根据公式（1）可以求出凸透镜的焦距。改变物屏与像屏间的距离再次测量。任一间离下只要测一次数值。改变物屏与像屏间的距离三次。最后焦距取平均值。注意：1.物屏的位置是出光面的位置；像屏的位置是成像面的位置。2. 为了减小景深的影响，透镜位置应取所成清晰像范围的中间位置（例如：在某一范围内移动透镜，我们看到的像一样清晰，那么透镜的位置就是这一范围的中间位置），下面也要这样操作。3. d的值最好要大于19cm。4. 通过观察像的边界是否明暗分界清晰来确定像是否清晰，最好观察像中心处边界，尤其是大像时。（2）自准直法测定凸透镜的焦距。如图2，在光学平台上依次放置各光学元件，并使物屏和平面镜之间的距离比所测凸透镜的焦距大约 10 厘米。前后移动凸透镜及调节平面镜俯仰旋钮，直到物屏上产生一个与物重合且清晰的倒立实像为止，测出物屏和透镜的距离，即为透镜的焦距。通常为了判断像是否清晰，可以通过调节平面镜俯仰旋钮将像与物错开一点便于观察像边界是否清晰。重新找像清晰的位置，再测量，最后求平均值。测量次数3次。注意：为了

3、获得更亮的像，反射镜与透镜应尽量靠近；同理减小景深的影响。3. 辅助透镜法测定凹透镜的焦距（1 ）在像屏上记录凸透镜所成像的中心，然后将凹透镜放置在凸透镜与像屏之间。（2）调节凹透镜的截面（过光心的截面）垂直于光学导轨。（3）上下前后调节凹透镜和像屏的位置，使所成像的中心与凸透镜所成像的中心重合。改变凸透镜和像屏的位置，重复此操作。操作次数要两次以上，另外放上凹透镜所成的像与单独凸透镜所成像的大小差别应较大。（4）取下凹透镜。移动凸透镜直到像屏上成一倒立缩小的实像并固定凸透镜，记下此时像屏位置 AB。在这之后的操作过程中不可移动和调节凸透镜。（5）将待测凹透镜放置在辅助透镜与像屏之间的位置，然后将像屏向后移动（远离透镜的方向）一段距离（距离大于10厘米），最后移动凹透镜直至在像屏上又出现清晰的像，记下像屏位置AB 及凹透镜的位置。利用公式（3）计算出待测凹透镜的焦距。仅改变凹透镜和像屏的位置再次测量，任一位置下只要测一次数值。改变凹透镜与像屏的位置三次。最后焦距求平均值。注意：啲值应该要大于10cm ；同理减小景深的影响。实验原理:1、凸透镜焦距匸的测定 a 二次成像法图1二

4、次成像法测薄凸透镜焦距的示意图假设物AB与像屏p之间的距离为D,薄凸透镜的焦距为，使并固定物AB与像屏p位置。沿导轨方向移动透镜，则必能在像屏上观察到两次清晰的实像。设透镜两次成像之间的位移为do 运用物像的共轭对称性质，可以得到关系式:所以，只要测出D和d就可求出透镜的焦距丁。这个方法又称为贝塞尔法或共轭法，它的优点是避免在测量物距像距时估计透镜光心位置的不准确所带来的误差。如图2所示，当物体AB放置在待测透镜L的焦平面上，在另一侧放一平面反射镜M。物体AB上任一点发出的光线经凸透镜折射后成为平行光线，而后被平面反射镜M反射回来，再经透镜折射后，仍会聚于它的焦平面上，形成一个与原物大小相等、方向相反的倒立实像。此时物体AB到透镜L 之间的距离，就是待测透镜的焦距。这种测量方法能比较迅速、直接地测出透镜焦距。2、辅助透镜法测量凹透镜焦距图3 辅助透镜成像法测薄凹透镜焦距的示意图如图3所示，设物AB经凸透镜L1后成一实像AB。将待测凹透镜L 2置于L1和AB之间，使成实像AB。分别测出待测凹透镜L 2到虚物AB和实像AB之间距离I、- （即I为物距，-为像距）。根据成像公式，即可求出待测凹透镜L 2的像方焦距:

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