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实验 四

实验 四. 薄透镜焦距的测定. 实验目的 实验原理 实验仪器 实验方法与步骤 实验数据处理 注意事项 思考与练习. 实验目的. 1 了解薄透镜成像规律 ； 2 掌握光具座各元件的同轴等高的调节方法 ； 3 掌握测定薄透镜的各种方法 。. 实验原理. 透镜成像公式. 实验原理. 实验原理. 实验原理. 凸透镜： 粗测法 物像公式法 自准法 共轭法（二次成像法） 凹透镜： 物像公式法

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实验 四

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Presentation Transcript

  1. 实验四 薄透镜焦距的测定 • 实验目的 • 实验原理 • 实验仪器 • 实验方法与步骤 • 实验数据处理 • 注意事项 • 思考与练习

  2. 实验目的 1了解薄透镜成像规律； 2掌握光具座各元件的同轴等高的调节方法； 3掌握测定薄透镜的各种方法。

  3. 实验原理 透镜成像公式

  4. 实验原理

  5. 实验原理

  6. 实验原理 凸透镜： 粗测法 物像公式法 自准法 共轭法（二次成像法） 凹透镜： 物像公式法 自准法

  7. 实验原理 物距-像距法测定凸透镜焦距 规定：光线自左向右传播，以薄透镜中心为原点量起，若其方向与光的传播方向一致者为正，反之为负。

  8. 实验原理 贝塞尔法（共轭法）测定凸透镜焦距 式中D、Δ、f 分别为物像间距、凸透镜两次移动间距、焦距

  9. 实验原理 物距-像距法测定凹透镜焦距

  10. 实验仪器 凸透镜、凹透镜、汞光灯光源、 物屏、像屏、光具座

  11. 实验仪器 光具座 十字物屏 光具架 接收屏

  12. 实验内容 元件共轴调节 “共轴”调节分两步完成： （1）目测粗调：将光源、物屏、透镜和像屏靠拢，使各元件中心大致等高在一条直线上，并使物屏、透镜、像屏平面平行。 （2）细调：利用共轭法调整，固定物屏和像屏的位置，使D > 4f，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，调节透镜的高度使大像的中心与小像的中心重合。如此反复调节透镜高度，使大像的中心趋向小像中心（大像追小像），直至完全重合。

  13. 实验内容 自准法测凸透镜的焦距 自准法测凸透镜焦距就是用平面镜取代像屏，调整物与透镜的距离，直到在物屏上成一个清晰、倒立且与物等大的像。

  14. 实验内容 共轭法测凸透镜的焦距 固定物屏与像屏之间的距离A ，粗略估计凸透镜焦距，满足A大于四倍焦距 ，但不宜过大否则成像不清，略大一些即可。在物屏与像屏之间移动透镜，记下成放大像与缩小像时透镜的位置，算出两位置之差的值。

  15. 实验内容 自准法测凹透镜的焦距

  16. 实验内容 物距-像距法测凹透镜的焦距

  17. 实验数据与处理 表1 自准法测凸透镜焦距记录表

  18. 实验数据与处理 表2 物距像距法测凸透镜焦距记录表 物屏位置= ， 像屏位置= 单位：㎝

  19. 实验数据与处理 表3 共扼法测凸透镜焦距记录表

  20. 实验数据与处理 表 4 自准法测凹透镜焦距数据表

  21. 实验数据与处理 表5 物距像距法测凹透镜的焦距数据表

  22. 实验数据与处理

  23. 注意事项 1.物的位置修正值50mm. 2.读数精确到1mm,由于测量误差较 大,不必估计到0.1mm 3.固定元件只需记录一次.

  24. 问题与思考 1.为什么要进行同轴等高调节?测量凹透镜的焦距时,如何进行同轴等高调节? 2.请证明,用物距像距法测凸透镜焦距时,常取u=2f,此时测量结果的相对不确定度最小. 3.直接用眼睛能看见实像吗?为什么常用毛玻璃屏或白屏观察实像?

  25. 问题与思考 4. 凹透镜只能成虚像吗？在本次试验中能否找到凹透镜成实像的例子？ 5. 共轭法测凸透镜焦距时，物屏像屏间的距离A为什么要略大于四倍焦距？ 6. 物距像距法测凹透镜的焦距时为何要尽量用缩小的像来测量？

  26. 问题及处理 1.实验中用两种方法测量凸透镜，测量时要准确地对成像进行判断，计算时注意物距像距的符号。 2.在用物距像距法测量凹透镜焦距时，往往会出现多次测量结果相差很大的情况，为了减少测量误差，做实验时应注意以下三点： 1.)首先让凸透镜成一个缩小(等大)实像，则像的位置容易确定，对凹透镜，则物的位置变化小，即物距误差小。 2.)凹透镜离凸透镜成像的位置要尽量近一些，这样最终所成的像的位置也就近一些，并且成像也相对的清晰。 3.)通过对公式的分析得知：物距越大，像距越大。因此在移动凹透镜时，尽量让凹透镜沿一个方向移动，则测量像距时有规律可寻。

  27. 补充材料

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