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1、1 1物理学院物理学院物理学院物理学院薄透镜焦距的测量薄透镜焦距的测量薄透镜焦距的测量薄透镜焦距的测量 实验室地点：主教206大学物理实验大学物理实验2 2物理学院物理学院物理学院物理学院1、学习简单光学系统的同轴等高的调节方法。、学习简单光学系统的同轴等高的调节方法。2、掌握用物距像距法、自准法、共轭法测凸透镜的焦距。、掌握用物距像距法、自准法、共轭法测凸透镜的焦距。3、用物距像距法测凹透镜的焦距。并写出合格的实验报告。、用物距像距法测凹透镜的焦距。并写出合格的实验报告。1、光学系统的同轴等高的调节、透镜焦距的测量。、光学系统的同轴等高的调节、透镜焦距的测量。2、光学系统的同轴等高的调节方法
2、、凹透镜焦距的测量、光学系统的同轴等高的调节方法、凹透镜焦距的测量 一、实验目的一、实验目的 重点重点、难点、难点测量透镜焦距的方法有许多，如平行光聚焦法、物测量透镜焦距的方法有许多，如平行光聚焦法、物距像距法等。本实验利用自准法、共轭法、物距像距距像距法等。本实验利用自准法、共轭法、物距像距法等测量透镜的焦距。法等测量透镜的焦距。3 3物理学院物理学院物理学院物理学院带标尺光具座一台，光学器件、支架底座若干，带标尺光具座一台，光学器件、支架底座若干，凸透镜一块，凹透镜一块，带箭矢物光孔电源凸透镜一块，凹透镜一块，带箭矢物光孔电源一台，平面全反射镜一面，光屏等一台，平面全反射镜一面，光屏等。二
3、、实验仪器二、实验仪器4 4物理学院物理学院物理学院物理学院三、实验原理三、实验原理光路：光路：（1）平行于主光轴的光线经透镜折射后过透镜）平行于主光轴的光线经透镜折射后过透镜的焦点；的焦点；（2）过透镜光心的光线经透镜时不改变方向。）过透镜光心的光线经透镜时不改变方向。5 5物理学院物理学院物理学院物理学院1.物距像距法测量凸透镜焦距物距像距法测量凸透镜焦距 式中物距、像距、焦距都以凸透镜光心为坐标原点而式中物距、像距、焦距都以凸透镜光心为坐标原点而量取，量取，顺光线方向取正顺光线方向取正，反之取负（如图，反之取负（如图1中示）。中示）。(或实物、实象取正；虚物、虚像取负；或实物、实象取正；
4、虚物、虚像取负；凸透镜焦距取正，凹透镜焦距取负。凸透镜焦距取正，凹透镜焦距取负。)6 6物理学院物理学院物理学院物理学院图图2 自准法测凸透镜焦距自准法测凸透镜焦距7 7物理学院物理学院物理学院物理学院3、共轭法、共轭法又叫位移法、二次成像法或又叫位移法、二次成像法或贝塞尔法贝塞尔法如图如图3所示：设凸透镜的焦距为所示：设凸透镜的焦距为 f,取箭矢物取箭矢物AB为坐标原点，箭矢物为坐标原点，箭矢物AB到光屏到光屏P的距离为的距离为D4f，并在实验过程中保持并在实验过程中保持D不变。不变。图图3：共轭法测量凸透镜焦距：共轭法测量凸透镜焦距优点优点：它可以准确测量：它可以准确测量D D、L L的值
5、，从而避免了测量的值，从而避免了测量 U U 的值时，难于找准凸透镜光心位置所造成的误的值时，难于找准凸透镜光心位置所造成的误差。差。、8 8物理学院物理学院物理学院物理学院1、物距像距法测量凹透镜焦距、物距像距法测量凹透镜焦距（以透镜光心为坐标原点，（以透镜光心为坐标原点，U、V 顺光线方向为正，顺光线方向为正，逆光线方向为负号。）逆光线方向为负号。）（二）凹透镜焦距测量原理（二）凹透镜焦距测量原理图图49 9物理学院物理学院物理学院物理学院一）、同轴等高的调节一）、同轴等高的调节1、粗调：、粗调：在光具座上使各光具尽量靠拢，用眼睛观察各光学在光具座上使各光具尽量靠拢，用眼睛观察各光学器件是
6、否与箭矢物器件是否与箭矢物AB的中间点等高共轴。的中间点等高共轴。等高调节：等高调节：升降调节各光学器件与箭矢物升降调节各光学器件与箭矢物AB的中的中间点等高。间点等高。共轴调节：共轴调节：调节各光学器件支架底座位移调节螺调节各光学器件支架底座位移调节螺钉，使各光学器件的中心及箭矢物钉，使各光学器件的中心及箭矢物AB位于光具座中位于光具座中心轴线上，再调节各光学器件表面与光具座中心轴心轴线上，再调节各光学器件表面与光具座中心轴线垂直。线垂直。四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤1010物理学院物理学院物理学院物理学院2、精调：、精调：如图如图3所示：根据二次成像规律，首先取箭矢物所示：根据二次
7、成像规律，首先取箭矢物AB到光屏到光屏P的距离为的距离为D4f后，两者固定。后，两者固定。凸透镜放在物与光屏间，移动凸透镜使光屏上凸透镜放在物与光屏间，移动凸透镜使光屏上看到放大和缩小的像，调节各光学器件支架底座位看到放大和缩小的像，调节各光学器件支架底座位移调节螺钉及支架的高低位置，使光屏上看到放大移调节螺钉及支架的高低位置，使光屏上看到放大和缩小像的中心点共轴（重合）。和缩小像的中心点共轴（重合）。（大像追小像）（大像追小像）同理调节凹透镜共轴，同轴等高的调节完成。同理调节凹透镜共轴，同轴等高的调节完成。1111物理学院物理学院物理学院物理学院二）、实验内容二）、实验内容：测量薄透镜的焦距
8、，按实验表格进行。测量薄透镜的焦距，按实验表格进行。1、凸透镜焦距的测量、凸透镜焦距的测量 自准法测量凸透镜焦距自准法测量凸透镜焦距=cm；=cm次数 项 目123451212物理学院物理学院物理学院物理学院（2）、共轭法测量凸透镜焦距）、共轭法测量凸透镜焦距按图按图3所示放置光具，固定箭矢物，取屏的位置为箭矢物所示放置光具，固定箭矢物，取屏的位置为箭矢物AB到光屏到光屏P的距离为的距离为D4f，并固定屏的位置不动，用，并固定屏的位置不动，用“左右逼左右逼近法近法”移动透镜测成放大像时透镜的坐标位置移动透镜测成放大像时透镜的坐标位置x左左与与x右右；及成；及成小像时的坐标位置小像时的坐标位置x
9、左左与与x右右,重复测五次。重复测五次。1313物理学院物理学院物理学院物理学院2、凹透镜焦距的测量、凹透镜焦距的测量（1）、物距像距法测量凹透镜焦距）、物距像距法测量凹透镜焦距按图按图4所示光路，固定箭矢物不动，移动凸透镜和光所示光路，固定箭矢物不动，移动凸透镜和光屏使物成倒立缩小的实像，固定凸透镜并记下其坐屏使物成倒立缩小的实像，固定凸透镜并记下其坐标标x01，及光屏的坐标，及光屏的坐标Xp1；然后将凹透镜放入凸透镜；然后将凹透镜放入凸透镜与光屏之间，稍移动光屏和凹透镜，成清晰像后固与光屏之间，稍移动光屏和凹透镜，成清晰像后固定光屏并记录其坐标位置定光屏并记录其坐标位置xp2，再用，再用“
10、左右逼近法左右逼近法”移动凹透镜测成像清晰时凹透镜的位置坐标移动凹透镜测成像清晰时凹透镜的位置坐标x左左02与与x右右02，重复测，重复测5次求取平均值。次求取平均值。1414物理学院物理学院物理学院物理学院1515物理学院物理学院物理学院物理学院数据处理：数据处理：五、数据记录及数据处理五、数据记录及数据处理数据记录数据记录:（见前页（见前页)六、实验注意事项六、实验注意事项1、注意同轴等高的调节。有些光具的轴不能固定，要、注意同轴等高的调节。有些光具的轴不能固定，要注意注意 随时纠正物平面和镜平面与光轴垂直。随时纠正物平面和镜平面与光轴垂直。2、作箭矢物的木盒子有些固定不太好，会涉及到修正、作箭矢物的木盒子有些固定不太好，会涉及到修正值值x,因此也应细心调节箭矢物的位置与底座平行。因此也应细心调节箭矢物的位置与底座平行。3、测量物或像或光心的坐标时，要注意用、测量物或像或光心的坐标时，要注意用“左右逼近左右逼近法法”准确测量：先测物或像或透镜底座的两侧的坐标再求准确测量：先测物或像或透镜底座的两侧的坐标再求平均值作为它们的坐标。平均值作为它们的坐标。