实验1薄透镜焦距的测定.docVIP

实验1 薄透镜焦距的测定 图2.59 用二次成像法测凸透镜焦距 用这种方法测出的焦距一般较为准确。 （三）凹透镜焦距的测量 （1）用成像法测凹透镜焦距。 如图2.60所示，先使物AB发出的光线经凸透镜L1折射后形成一个大小适中的实像A′B′，然后在L1和A′B′之间放入待测凹透镜L2，使虚物A′B′经凹透镜L2折射后成一个实像A′′B′′。分别测出凹透镜L2到A′B′和A′′B′′之间距离、，根据式（2.111）即可求出L2的像方焦距。 图2.60 用成像法测凹透镜焦距 （2）用自准直法测凹透镜焦距。 如图2.61所示，物屏AB发出的光经凸透镜L1折射后成一实像A′B′，记录A′B′的位置；然后在L1与A′B′之间放置待测凹透镜L2，在L2后面放一平面镜M，移动L2，使在物屏平面上得到一个与AB等大、倒立的实像。由光的可逆性原理可知，AB上任一点发出的光经L1、L2后射向平面镜M的光线是平行光线，而主轴上点B′则是凹透镜L2的物方焦点。记录凹透镜L2和A′B′的位置，便可直接测出凹透镜的焦距。 图2.61 用自准直法测凹透镜焦距 实验仪器 光具座、凸透镜、凹透镜、钠光灯、平面反射镜、物屏和像屏。 实验内容 1．共轴等高调节。 （1）粗调：将物屏、凸透镜、像屏等光学元件安装在滑块上，并在光具座上尽量靠拢，调节高低左右，使各光学元件中心大致在同一高度和同一直线上。 （2）细调：使物屏与像屏之间的距离大于，根据透镜成像规律，移动透镜时可成两次像。将凸透镜从物屏向像屏缓慢移动，若所成的大像与小像的中心重合在像屏的中心，表明等高共轴已调节好；若大像中心在像屏中心的下方，说明凸透镜位置偏低，应将其位置调高，反之，应将透镜调低；若小像中心在像屏中心的下方，说明像屏位置偏高，应将其位置调低，反之，应将像屏调高；左右亦然，如此反复调整若干次，即可达到共轴等高。 2．凸透镜焦距的测量。 （1）用实物成实像法测凸透镜焦距。 用具有箭形开孔的物屏为物，用钠光灯（也可用其他准单色光源）照明，如图2.57所示。使物屏与像屏之间的距离大于，移动待测透镜，直至在像屏上得到箭形物体最清晰的像，记录物、像和透镜的位置，求出和，根据式（2.111），算出。重复5次，将测量数据填入表2.29中。 （2）用自准直法测凸透镜的焦距。 按图2.58在光具座上安装好有箭形开孔的物屏、凸透镜和平面反射镜M。移动凸透镜，仔细调节物距，并将平面镜调节到适当的方位，可以在物屏上看到一个清晰倒立等大的像。记录物屏和凸透镜的位置，二者之间的距离即为凸透镜的焦距。重复5次，将测量数据填入表2.30中。 （3）用二次成像法测凸透镜焦距。 将物屏与像屏固定在大于的距离，如图2.59所示，测出它们之间的距离；移动透镜，使像屏上得到清晰放大的像，记录透镜的位置，移动透镜至另一位置，使像屏上得到清晰缩小的像，再次记录透镜的位置，求出透镜两次成像的距离；根据式（2.114）计算出。重复5次，将测量数据填入表2.31中。 3．凹透镜焦距的测量。 （1）用成像法测凹透镜焦距。 如图2.60所示，先使物AB发出的光线经凸透镜L1后形成一个大小适中的实像A′B′，然后在L1和A′B′之间放入待测凹透镜L2，使虚物A′B′经凹透镜L2折射后成一个实像A′′B′′。分别测出L2到A′B′和A′′B′′之间距离、，根据式（2.111）即可求出L2的像方焦距。重复5次，将测量数据填入有2.32中。 （2）用自准直法测凹透镜焦距。 按图2.61在光具座上安装好有箭形开孔的物屏、凸透镜和像屏。物屏上物AB发出的光经凸透镜L1成一实像A′B′，记录A′B′的位置，然后在L1与A′B′放置待测凹透镜L2，在L2后面放一个平面反射镜M，慢慢移动L2，使在物屏上得到一个与物等大、倒立的实像。记录凹透镜L2和实像A′B′的位置，L2和实像A′B′的距离即为凹透镜焦距。重复5次，将测量数据填入表2.33中。  数据处理 测量过程中物屏的位置固定不变。先计算每次测出的焦距，再计算其平均值。为了简化，按等精度多次测量来计算焦距的A类标准不确定度，忽略B类不确定度。 （1）用实物成实像法测凸透镜焦距。 表2.29 用实物成实像法测凸透镜焦距 物屏位置= ，凸透镜位置，像屏位置 n /cm /cm /cm /cm /cm 1 2 3 4 5 （2）用自准直法测凸透镜的焦距。 表2.30 用自准直法测凸透镜的焦距 物屏位置= ，凸透镜位置 n /cm /cm 1 2 3 4 5 （3）用二次成像法测凸透镜焦距。 表2.31 用二次成像法测凸透镜焦距 物屏位置= ，像屏位置，凸透