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1、薄透镜焦距的测量一.实验目的:1.学会简单光学系统的共轴调节。2.掌握几种测量薄透镜焦距的方法。二.实验原理:1.透镜简介：薄透镜是指其厚度远远小于两球面曲率半径的透镜。凸透镜也称为正透镜或会聚透镜,对光线起会聚作用;焦距越短,会聚本领越大。凸透镜的焦距为正f>0。用它观察物体，起放大作用。c.凹透镜也称为负透镜或发散透镜,对光线起发散作用;焦距越短,发散本领越大。凹透镜的焦距为负，f<0。用它观察物体，起缩小作用。d.透镜的光轴:通过透镜光心的直线叫透镜的光轴。通过透镜光心,且垂直两球面的直线叫透镜的主光轴。其它通过透镜光心的直线皆为透镜的附光轴。主光轴附光轴2.透镜
2、成像公式:为物距,为像距,为焦距。在近轴光束的条件下,薄透镜的成像公式为:它们的正.负规定为:实物.实像时,为正;透镜焦距为负。虚物.虚像时为负。凸透镜焦距为正；凹3.透镜焦距测量的方法:LOABBAM由透镜成像公式,当像距时,,即当物体即为焦距;也就是说物体正好处于透镜的焦平面上。上各点发出的光经透镜后,变为不同方向的平行光,物距(1)用自准法测量凸透镜的焦距:用自准法测量凸透镜焦距的光路图u=f测次透镜位置/cm屏位置/cm焦距f/cm左右平均128．2028．3028．2510．0018．25228．3028．4028．3510．0018．35328．3028．3
3、528．32510．0018．325428．3028．3528．3210．0018．325528．3528．4028．37510．0018．375628．3028．4028．3510．0018．35平均28．2928．3728．3310．0018．33自准法测凸透镜的焦距f±△f=18.33±0.05(cm)E=0.27％（2）用位移法测量凸透镜的焦距：当物体与像屏的间距时，透镜在区间移动,可在屏上两次成像，一次成清晰放大的实像,另一次成清晰缩小的实像。d为透镜的位移。用位移法测量凸透镜焦距的光路图由上图中几何关系可得：次数D/cmd/cmf=(D-d)(D+d)/4D
4、△f(cm)180.0060.50-38.90=21.6018.540.00280.0060.40-39.00=21.4018.560.02380.0060.50-38.90=21.6018.540.00480.0060.50-38.95=21.5518.550.01580.0060.60-38.90=21.7018.520.02680.0060.50-39.00=21.5018.550.01平均80.0021.5618.540.01位移法测凸透镜焦距f±△f=18.54±0.01(cm)E=0.05％(3)用物距像距法测量凹透镜的焦距:实物经凹透镜不能在屏上生成实像，
5、可借助凸透镜给凹透镜生成一个虚物，最后再由凹透镜生成一个实像。如图,在没有凹透镜时,物体AB经凸透镜L1后生成缩小倒立的实像。当和间插入凹透镜后,则便成为凹透镜的虚物；对而言，物距。该虚物经凹透镜再成实像，像距。由透镜成像公式得:由于:,,;故:次数物距（cm）像距（cm）焦距（cm）△f(cm)1-8.9313.93-24.880.812-8.9513.95-24.970.723-9.2714.27-26.460.774-9.2014.20-27.261.575-9.4414.44-26.130.446-8.8313.83-24.421.27平均-9.1014.09-
6、25.690.93物距-像距法测凹透镜焦距f±△f=-26±1(cm)E=3.6％次数虚物位置（小像）凹透镜位置屏位置（大像）123456三.实验内容:1.光学系统的共轴调节:调节光学系统共轴,是减小误差.确保实验成功的重要步骤。所谓“共轴”，是指各光学元件（如光源.物.透镜)的主光轴重合。具体分两步进行：a.粗调:将放置在光具座上的各光学元件靠拢在一起,用眼观察,调节它们的中心在同一高度,且连线(光轴)平行于导轨。细调:移动各光学元件,利用透镜成像规律,大小不同的像生在不同位置,调节透镜的高底或左右位置,使这些大小不同的像的中心在屏上的位置重合,则说明光学系统已经共轴
7、。2.用自准法测量凸透镜的焦距:在物(屏)与平面镜之间缓慢移动凸透镜直到在屏上生成清晰.明亮的与物等大的倒立实像。每次左移透镜.右移透镜;计录测量数据，求平均值。要求:不改变物(屏)位置，测量六次，结果以表示。3.用位移法测量凸透镜的焦距:要求:在同一D值的条件下测六次,计录测量数据，用公式分别计算出f,将结果以表示。4.用物距像距法测量凹透镜的焦距:要求:固定凸透镜的位置不变,每次同时改变凹透镜和像屏的位置,直到得到清晰放大的实像,测量出物距.像距,计录测量数据。要求测量六次;分别用公式计算出f,将结果以表示。课后作业：思考题1.2.3
