大物实验之薄透镜焦距的测量-讲课资料.ppt

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1、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(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

2、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。像ABLM物f图1图2缩小像放大像P1P'1P2P'2(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D>4f,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

3、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

4、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，次数成大像时透镜位置d1/cm成小像时透镜位置d2/cm透镜移动距离L=

5、d1-d2

6、/cm透镜焦距f/cmf1=(D2-L2)/4D123453、

7、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：次数凹透镜位置读数d1/cm位置读数d2/cm虚物物距S2=d1-S0像距/cmS2’=d1-d2/cm12345