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1、如图所示，在如图所示，在近轴光线的条件近轴光线的条件下，薄透镜成像的高斯公式为下，薄透镜成像的高斯公式为 ：则焦距为：则焦距为：其中其中 f f 为像方焦距；为像方焦距；ss为像距；为像距；s s为物距。各线距均从薄透镜中心为物距。各线距均从薄透镜中心(光心光心)量起，与光线进行方向一致为正，反之为负。量起，与光线进行方向一致为正，反之为负。（1）（2）注意注意:测得量须添加符测得量须添加符号，求得量则根据求号，求得量则根据求得结果中的符号判断得结果中的符号判断其物理意义。其物理意义。图图1 1 薄透镜成像薄透镜成像实验原理实验原理第1页/共11页各光学元件同轴等高的调节各光学元件同轴等高的调
2、节 将光源、物屏、待测透镜和像屏依次放在光学平台上，进行各光学元将光源、物屏、待测透镜和像屏依次放在光学平台上，进行各光学元件同轴等高的粗调和细调。件同轴等高的粗调和细调。粗调：粗调：用三角板辅助调整各元件的中心大致在与光学平台平行的同一条用三角板辅助调整各元件的中心大致在与光学平台平行的同一条直线上，并使物平面，像屏平面和透镜面相互平行且垂直光学平台。直线上，并使物平面，像屏平面和透镜面相互平行且垂直光学平台。细调：细调：利用共轭法调整，固定物屏和像屏的位置，使利用共轭法调整，固定物屏和像屏的位置，使D D 4 4f f，在物屏，在物屏与像屏间移动凸透镜，可得一大一小两次成像。若两个像的中心
3、重合，即与像屏间移动凸透镜，可得一大一小两次成像。若两个像的中心重合，即表示已经共轴；若不重合，可先在小像中心作一记号，调节透镜高度，使表示已经共轴；若不重合，可先在小像中心作一记号，调节透镜高度，使大像的中心趋向小像中心（大像追小像）。如此反复调节透镜高度，直至大像的中心趋向小像中心（大像追小像）。如此反复调节透镜高度，直至大像的中心和小像中心完全重合。大像的中心和小像中心完全重合。多透镜系统多透镜系统,在物与单个凸透镜共轴后依次增加待调透镜，调节新增透在物与单个凸透镜共轴后依次增加待调透镜，调节新增透镜的高低左右使物的像仍在原处（在轴上）即可。镜的高低左右使物的像仍在原处（在轴上）即可。第
4、2页/共11页1 1、物距像距法测凸透镜焦距、物距像距法测凸透镜焦距先粗略估计测量待测凸透镜焦距，使物和像屏之间的距离略先粗略估计测量待测凸透镜焦距，使物和像屏之间的距离略大于粗测焦距值的大于粗测焦距值的4 4倍，移动透镜，直到在像屏上看到清晰的像倍，移动透镜，直到在像屏上看到清晰的像为止，记录物距为止，记录物距s s与像距与像距ss，由，由高斯公式 求出焦距求出焦距ff。薄透镜焦距的测量薄透镜焦距的测量实验内容与步骤第3页/共11页2 2、二次成像法（贝塞耳法）、二次成像法（贝塞耳法）运用物象的共轭对称性质，得到运用物象的共轭对称性质，得到贝塞耳公式贝塞耳公式：毋须考虑透镜本身毋须考虑透镜本
5、身的厚度，因此较准确的厚度，因此较准确条件：条件：（3）固定物屏与像屏之间的距离固定物屏与像屏之间的距离D,D,并测量并测量D D。将透镜从靠近物屏往像屏方向移动，使屏上得到清晰的大像，记录将透镜从靠近物屏往像屏方向移动，使屏上得到清晰的大像，记录透镜的位置透镜的位置1 1。移动透镜至另一位置，使屏上得到清晰的小像再记录透。移动透镜至另一位置，使屏上得到清晰的小像再记录透镜的位置镜的位置2 2，从而算出，从而算出d d，并由，并由贝塞耳公式求出求出 ff。第4页/共11页3 3、自准直法测凸透镜焦距、自准直法测凸透镜焦距注意区分物光经凸透镜内表面和平面镜反射后所成的像，前者不随平面镜转动而移动
6、第5页/共11页 按上图所示，调节各元件等高共轴按上图所示，调节各元件等高共轴.暂不放入凹透镜，移动凸透镜暂不放入凹透镜，移动凸透镜L L ，使像屏上出现清晰，使像屏上出现清晰的、倒立的的、倒立的小像小像ABAB，记下，记下ABAB的位置。的位置。保持凸透镜保持凸透镜L L的位置不变，在的位置不变，在L L与像屏之间放入凹透镜与像屏之间放入凹透镜L L ，往后移动像屏，使屏上重新得到清晰的、倒立的、放，往后移动像屏，使屏上重新得到清晰的、倒立的、放大的实像大的实像ABAB。记录凹透镜记录凹透镜L L的位置和的位置和ABAB的位置，算出物距的位置，算出物距s s和像距和像距ss，代入公式，代入公
7、式 求出求出ff。4 4、由辅助透镜成像求凹透镜的焦距、由辅助透镜成像求凹透镜的焦距第7页/共11页景深w这两个成清晰象的屏的位置之差称为景深。第8页/共11页景深景深:景深可作为像距的不确定度范围景深可作为像距的不确定度范围;为了景深尽量小（小于为了景深尽量小（小于5mm5mm），），测量时应使像为缩小像测量时应使像为缩小像.在利用公式计算焦距之前要先判断物距在利用公式计算焦距之前要先判断物距,像距的符号像距的符号.数据处理要求数据处理要求:数据处理要求导出高斯公式数据处理要求导出高斯公式,贝塞耳公式的误贝塞耳公式的误差传递公式差传递公式,并计算每一种方法测量薄透镜的焦距并计算每一种方法测量薄透镜的焦距的实验结果的不确定度的实验结果的不确定度,正确表示实验结果。正确表示实验结果。第9页/共11页实验思考题1画出自准直（视差法）测量薄凹透镜的光路图，并说明测量原理。2若待测薄凸透镜的焦距太长，无法用本次实验的方法测量时，请设计一种测量法。注意事项注意事项数据处理中数据处理中,应注意数据列表。应注意数据列表。第10页/共11页感谢您的观看！第11页/共11页