薄凸透镜物像关系曲线的研究_张瑛

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1、第29卷第4期物理实验Vol.29No.42009年4月PHYSICSEXPERIMENTATIONApr.,2009薄凸透镜物像关系曲线的研究11231张瑛,梁贺,孙晨,欧阳亮,赵立竹(1.东北师范大学物理学院,吉林长春130024;2.吉林大学通信工程学院,吉林长春130012;3.珠海市实验中学高中部物理组,广东珠海519016)摘要:研究了物体从-∞移动到+∞的过程中,各区间相应的像距变化规律,设计了实物成虚像和虚物成实像的实验光路,分别用3种对应的光路确定了各种条件下像的准确位置,用逐点描绘的方法绘制了薄凸透镜的物像关系曲线.从曲线图上可求

2、出薄凸透镜的焦距,总结出物体在空间的变化规律及像的性质.关键词:薄凸透镜;焦距;成像;光路中图分类号:O435.2文献标识码:A文章编号:1005-4642(2009)04-0044-03当考查物体实物成实像的物像关系时,采用1引言如图1所示实验光路.物体在-∞至2f区间,在在普通物理实验中,研究薄透镜的焦距有多像空间可得到一个倒立的实像.种方法,但缺少对薄凸透镜的成像规律及成像性当考查物体实物成虚像的物像关系时,因虚质的研究.在大一学生的基础物理实验中,增加像位置无法确定,所以采用辅助透镜L0辅助确定了薄凸透镜的物像关系实验,可使刚进入大学的虚像的

3、位置.设计了实物成虚像的光路来确定每学生对薄凸透镜性质有更加深入的理解.本文详个物点所对应的像点位置,实验光路如图2所示.细地讨论了薄凸透镜的成像规律,作出了物像关物体A0B0经辅助透镜L0在像屏上成倒立缩小系曲线,并可在曲线上求得薄凸透镜焦距.的实像.在保持透镜L0和像屏不动的条件下,在靠近L0处放上待测透镜L,再把物体A0B0移至2实验原理透镜L的焦点内AB处,当再次有实像A0′B0′成由光学基础理论可知,薄透镜成像规律的物在像屏上时,对于L而言,此时物体AB所成的虚f′f像A′B′的位置就是原物体A0B0的位置.像关系为+=1,式中各物理量的正

4、、负号遵s′s循符号法则,其对应的图像是以s′=f′,s=f为渐近线的等轴双曲线,下面研究薄凸透镜的成像规律.图2实物成虚像实验光路当考查物体虚物成实像的物像关系时,设计图1实物成实像实验光路了虚物成实像的实验光路.薄透镜的虚物是射向透镜的会聚光束的交点,用辅助透镜L0为待测透“第5届全国高等学校物理实验教学研讨会”论文收稿日期:2008-04-16;修改日期:2008-07-02资助项目:东北师范大学教育教学改革研究项目(No.2007ZLJG35)作者简介:张瑛(1959-),女,吉林长春人,东北师范大学物理学院高级工程师,主要从事光学实验方面研

5、究.通讯作者:赵立竹(1962-),女,吉林长春人,东北师范大学物理学院副教授,博士,主要从事实验物理及光学材料的研究.第4期张瑛,等:薄凸透镜物像关系曲线的研究45镜提供虚物,实验光路如图3所示.辅助透镜L08)将透镜L向虚物AB方向每移动10cm测为待测透镜L提供虚物AB,此虚物经透镜L后1个点,按上述步骤测出相应的物距和像距,直至在像屏上成正立缩小的实像.靠近虚物为止.具体实验数据如表1所示.表1物距和像距的测量数据s/cms′/cms/cms′/cms/cms′/cm-100.0025.40-30.0063.64-8.59-15.00-90.

6、0026.32-28.0074.50-7.80-10.00-80.0027.38-26.0095.2610.007.60-70.0028.69-16.99-95.0020.009.71-60.0030.49-16.70-85.0030.0011.70图3虚物成实像实验光路-50.0034.15-16.41-75.0040.0013.14-40.0040.89-15.74-65.0050.0014.46-38.0043.56-15.10-55.0060.0015.053实验步骤-36.0047.21-14.30-45.0070.0015.60将物体A、

7、待测透镜L、辅助透镜L0和光屏-34.0050.68-13.52-35.0080.0016.01-32.0056.39-11.82-25.0090.0016.37放在光具座上,用光学的方法将它们调到等高共轴状态.1)当物距-∞

8、,可每移动3cm测1个点,在这区间物距变化小,像距变化却很大.3)当物距f