透镜焦距测量与光学设计(1).doc

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1、南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：透镜焦距测量与光学设计学院：化学学院专业班级：应用化学164班学生姓名：刘家玲学号：5503216130实验地点：物理实验楼609实验时间：第三周星期一下午15:45点开始一、实验目的： 1.观察薄凸透镜、凹透镜的成像规律；2.学习用成像法、共轭法测量凸透镜焦距；用成像法测量凹透镜焦距；3.观察透镜的像差。4.通过实验掌握望远镜和显微镜的基本原理，并在导轨和光座上用透镜自组望远镜和显微镜。5.通过实际测量，了解显微镜和望远镜的主要光学参量。6.了解视觉放大率的概念并学习其测量方法。       二、实验原理：凸透镜焦距的测量1.

2、成像法在近轴光线的条件下，薄透镜成像的高斯公式为1/s’－1/s=1/f’挡将薄透镜置于空气中时，则焦距为：f’=-f=ss’/（s-s’）f’为像方焦距，f为物方焦距，s’为像距，s为物距。式中的各线距从透镜中心（光心）量起，与光线行进方向一致为正，反之为负，如图所示.若在实验中分别测出物距s和像距s’,即可求出该透镜的焦距f’，但应注意:测得量需添加符号，求得量则根据求得结果中的符号判断其物理意义。2.共轭法使物与屏间的距离D>4f并保持不变，沿光轴方向移动透镜，则必能在像屏上观察到二次成像.设物距为s1时，得放大的倒立实像；设物距为s2时，得缩小的倒立实像，透镜两次成像之间的

3、位移为d，根据透镜成像公式，可推得：f’=(D2-d2）/4D凹透镜焦距测量3.成像法物AB发出的光线经凸透镜L1后形成一大小适中的实像A’B’,然后在L1与A’B’之间放入待测凹透镜L2，就能使虚物A’B’产生一实像A’’B’’,分别测出L2到A’B’和A’’B’’之间的距离s2,s2’即可求出焦距f2’.4.显微镜原理：由于经过物镜和目镜的两次放大，显微镜总的放大率Г应是物镜放大率β和目镜放大率Гe的乘积，即Г==-βГe,其中D=250mm是明视距离。5.望远镜原理：（1）.开普勒望远镜由两个凸透镜组成，物镜的像方焦点与目镜的像方焦点重合，如图所示，望远系统的垂轴放大率仅仅取

4、决于望远系统的结构参量，与物距无关，即Г==-（1）.伽利略望远镜：伽利略望远镜是由薄凸透镜和厚凹透镜组成，物镜的像方焦点与目镜的像方焦点重合。三、实验仪器：光具座、凸透镜、凹透镜、光源、物屏、平面反射镜、水平尺和滤光片等。透镜40mm，200mm各一件。四、实验内容和步骤：1.成像法测凸透镜的焦距从透镜中心（光心）量起，与光线行进方向一致为正，反之为负，在实验中分别测出物距s和像距s’,即可求出该透镜的焦距f’。2.共轭法测凸透镜的焦距粗测凸透镜焦距，取D>4f’并保持不变.调节箭矢中点与透镜共轴，并且应使透镜光轴尽量与光具座导轨平行，往复移动透镜并仔细观察，成像清晰时读数，使物

5、与屏间的距离D>4f并保持不变，沿光轴方向移动透镜，则必能在像屏上观察到二次成像.设物距为s1时，得放大的倒立实像；设物距为s2时，得缩小的倒立实像，重复操作取平均值。3.成像法测凹透镜焦距先使物AB发出的光线经凸透镜L1后形成一大小适中的实像A’B’,然后在L1与A’B’之间放入待测凹透镜L2，就能使虚物A’B’产生一实像A’’B’’,分别测出L2到A’B’和A’’B’’之间的距离s2,s2’即可求出焦距f2’.4.（1）设计放大倍率为4的开普勒望远镜，并对其放大率进行实际测量。（2）设计放大倍率为4的伽利略望远镜，并对其放大率进行实际测量。（3）设计一视放大率为15的显微镜，目

6、镜焦距50mm，并对其放大率进行实际测量。五、数据记录与处理1.成像法测凸透镜的焦距物A透镜O像A’焦距f平均焦距f厚透镜121.12108.3899.405.275.25121.12110.28100.155.21121.12111.3199.885.28薄透镜127.7596.6639.9020.0920.10127.7593.9844.1020.14127.7590.3247.0420.072.共轭法测凸透镜的焦距物A(cm)透镜o（第一次位置）透镜o（第二次位置）像A’（cm）焦距f(cm)平均焦距f（cm）厚透镜127.75120.50101.1594.405.535.5

7、1127.75120.8597.4890.905.50127.75121.1591.7585.385.49薄透镜127.7596.3573.2040.8420.1920.28127.7597.4865.8235.6820.30127.7598.4059.9231.0020.363.成像法测凹透镜的焦距物A(cm)辅助凸透镜O1（cm）像A、(cm)被测凹透镜O2（cm）像A、、（cm）焦距f（cm）平均焦距f(cm)厚透镜130.0090.0048.0050.9541