大物实验之薄透镜焦距的测量.ppt

薄透镜焦距的测量,一、实验目的,1学习透镜方面的基本知识。2掌握薄透镜的焦距的几种测量方法。,二、实验原理,在近轴光线（指通过透镜中心并与主光轴成很小夹角的光束）的条件下，薄透镜的成像可表示为：,式中P为像距，P为物距，f 为(像方)焦距。各线距均从透镜中心(光心)量起，与光线进行方向一致为正，反之为负。,（一）薄透镜成像规律,（二）薄透镜焦距的测量原理,1.凸透镜的焦距测量,（1）粗测法：当物距趋向无穷大时，由(1)式可得：，即无穷远处的物体成像在透镜的焦平面上。用这种方法测得的结果一般只有12位有效数字。由于这种方法误差较大，大都用在实验前作粗略估计，如挑选透镜等。,（2）公式法,根据(1)式，则薄透镜焦距为,(3)自准法,如图所示，在透镜L的一侧放置被光源照亮的物屏AB，在另一侧放置一块平面镜M。移动透镜的位置即可改变物距的大小。当物距等于透镜的焦距时，物屏AB上任一点发出的光，经透镜折射后成为平行光；再经平面镜反射，反射光经透镜折射后重新会聚。由透镜成像公式可知，会聚光线必在透镜的焦平面上成一个与原物大小相等的倒立的实像。此时，只需测出透镜到物屏的距离，便可得到透镜的焦距。该方法的测量主要是透镜与物屏之间距离的测量，其结果可以有三位有效数字。,(4)二次成像法(共轭法),若保持物屏与像屏之间的距离D不变且D4f,沿光轴方向移动透镜，可以在像屏上观察到二次成像：一次成放大的倒立实像，一次成缩小的倒立实像。如图2所示。在这种情况下，透镜的两个位置对于物与像屏连线中点来说是对称的。物距为P1时，得到放大的像；物距为P2时，得到缩小的像，在二次成像时透镜移动的距离为L。则,2.凹透镜焦距的测量,上述四种方法要求物体经透镜后成实像，适于测量凸透镜的焦距，而不适于测量凹透镜的焦距。为了测量凹透镜的焦距，常用一个已知焦距的凸透镜与之组合成为透镜组，物体发出的光线通过凸透镜后会聚，再经凹透镜后成实像。如图3所示。若令(0)为虚物的物距，为像距，则凹透镜的焦距为：,图3,三、实验仪器,光具座1个，滑块4块，光屏1个，光源盒1个，遮光屏1个，透镜座2个(凹透镜1块，凸透镜1块)，3V电源1个，手电筒1个。,四、实验注意事项,1、安装光具座时，应轻拿轻放，不要相互碰撞，以免影响测量的准确度。2、用户长期不用时应将仪器放在仪器箱内保管。3、透镜不使用时应将其放在有干燥剂的箱子里存放，防止透镜发霉，去除透镜污垢时要用专用纸或专用镜头擦湿布以免损坏透镜表面,五、实验步骤,1.光具座上各光学元件同轴等高的调节,（1）粗调,（2）细调,2.测凸透镜的焦距,(1)用自准法测量凸透镜的焦距。,(2)通过测量物距、像距求凸透镜的焦距。,(3)用二次成像法测量凸透镜的焦距。,3.凹透镜焦距的测量,六、原始数据记录表,1、自准直法：物(像)屏位置读数P=，凸透镜位置读数F=，（透镜转180o读数）凸透镜位置读数F=。,2、二次成像法(共轭法)物屏位置读数S0=cm，像屏位置读数P=cm，,3、凹透镜焦距的测量光路图见图。物屏位置读数S0=cm,凸透镜L1位置读数 cm，成像位置读数 cm。插入凹透镜后(每次略改变位置)，凹透镜位置读数及成像处位置读数列于下表：,