資源描述：
《薄透鏡焦距的測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、一、實(shí)驗(yàn)綜述1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙螅?）了解對(duì)簡(jiǎn)單光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行共軸調(diào)節(jié)（2）學(xué)會(huì)用自準(zhǔn)直法測(cè)量薄凸透鏡的焦距（3）學(xué)會(huì)用位移法測(cè)量薄凸透鏡的焦距（4）學(xué)會(huì)用物距-像距法測(cè)量薄凸透鏡的焦距（5）學(xué)會(huì)用物距-像距法測(cè)凹透鏡的焦距2、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備或軟件光具座，凸透鏡，凹透鏡，光源，物屏，平面反射鏡，水平尺和濾光片等二、實(shí)驗(yàn)過(guò)程（實(shí)驗(yàn)步驟、記錄、數(shù)據(jù)、分析）（1）觀測(cè)依據(jù)1．自準(zhǔn)直法測(cè)薄凸透鏡的焦距根據(jù)焦平面的定義，用右圖所示的光路，可方便地測(cè)出凸透鏡的焦距f=
2、xl-x0
3、2．物距——像距法測(cè)凸透鏡焦距在傍軸光線成像的情況下，成像規(guī)律滿足高斯公式如圖所示，式中u和v分別為物距和像距，f為凸透鏡焦
4、距，對(duì)f求解，并以坐標(biāo)代入則有=(xo＜xL＜xi)xo和xL取值不變(取整數(shù))，xi取一組測(cè)量平均值。3．位移法測(cè)透鏡焦距(亦稱共軛法、二次成像法)如右圖所示，當(dāng)物像間距D大于4倍焦距即D>4f時(shí)，透鏡在兩個(gè)位置上均能對(duì)給定物成理想像于給定的像平面上。兩次應(yīng)用高斯公式并以幾何關(guān)系和坐標(biāo)代入，則得到xo和xi取值不變(取整數(shù))，xL1和xL2各取一組測(cè)量平均值。4．用物距-像距法測(cè)凹透鏡的焦距BF1XiXoXLA1A2A1A2B1F2AL1L2B!B2在上圖中：L1為凸透鏡，L2為凹透鏡，凹透鏡坐標(biāo)位置為XL，F(xiàn)1為凸透鏡的焦點(diǎn)，F(xiàn)2為凹透鏡的焦點(diǎn)，AB為光源，A1B1為沒(méi)有放置凹透鏡時(shí)
5、由凸透鏡聚焦成的實(shí)像，同時(shí)也是放置凹透鏡后凹透鏡的虛物，坐標(biāo)位置為XO，A2B2為凹透鏡所成的實(shí)像，坐標(biāo)位置為Xi。對(duì)凹透鏡成像，虛物距u=XL-Xo，應(yīng)取負(fù)值(xL＜xo)；實(shí)像距v=Xi-XL為正值(xL＜xi)；則凹透鏡焦距f2為：＜0(凹透鏡焦距為負(fù)值!!!)xL取值不變，xo和xi各取一組測(cè)量平均值。（2）實(shí)驗(yàn)步驟：1．自準(zhǔn)直法測(cè)凸透鏡焦距如圖1布置光路，調(diào)透鏡的位置，高低左右等，使其對(duì)物成與物同樣大小的實(shí)像于物的下方，記下物屏和透鏡的位置坐標(biāo)x0和xL。2．物距——像距法測(cè)凸透鏡焦距如圖2布置光路，固定物和透鏡的位置，使它們之間的距離約為焦距的2倍；移動(dòng)像屏使成像清晰；調(diào)透鏡
6、的高度，使物和像的中點(diǎn)等高；左右調(diào)節(jié)透鏡和物屏，使物與像中點(diǎn)連線與光具座的軸線平行；用左右逼近法確定成理想像時(shí)，讀像屏的坐標(biāo)。重復(fù)測(cè)量5次。3．用位移法進(jìn)行共軸調(diào)節(jié)參照?qǐng)D3布置光路，放置物屏和像屏，使其間距D>4f，移動(dòng)透鏡并對(duì)它進(jìn)行高低、左右調(diào)節(jié)，使兩次所成的像的頂部（或底部）之中心重合，需反復(fù)進(jìn)行數(shù)次調(diào)節(jié)，方能達(dá)到共軸要求。4．位移法測(cè)焦距在共軸調(diào)節(jié)完成之后，保持物屏和像屏的位置不變，并記下它們的坐標(biāo)x0和xi，移動(dòng)透鏡，用左右逼近法確定透鏡的兩次理想位置坐標(biāo)xL1和xL2。測(cè)量5次。5．用物距——像距法測(cè)量凹透鏡的焦距，要求測(cè)三次。6．組裝顯微鏡并測(cè)其放大率。數(shù)據(jù)記錄和處理1．自準(zhǔn)
7、直法物和像的位置坐標(biāo)x0（mm）677.5透鏡的位置坐標(biāo)xL（mm）482.5根據(jù)公式：f=
8、xl-x0
9、=1952．物距——像距法物坐標(biāo)x0=91.2mm透鏡坐標(biāo)xL=482.5mmxi的測(cè)量平均值為871.9mm測(cè)量次數(shù)i像屏位置12345左逼近讀數(shù)xi￠（mm）857.2858.5859.5860.5860.5右逼近讀數(shù)（mm）902.1888.0883.2876.5873.0（mm）879.7873.3871.4868.2866.8測(cè)量結(jié)果用不確定度表示：==195.7(xo＜xL＜xi)上式中，xo，xL，xi是直接測(cè)量量，f是間接測(cè)量量，合成不確定度傳遞公式為：直接測(cè)量量xo
10、，xL，xi的合成不確定度sx0、sxL和sxi計(jì)算如下：因?yàn)閤0和xL都只測(cè)量了一次，只有非統(tǒng)計(jì)不確定度，即sx0=sxL=ux0=uxL=D儀=0.58xi是多次測(cè)量量，其統(tǒng)計(jì)A類不確定度為=0.23(測(cè)量次數(shù)k為5次)非統(tǒng)計(jì)B類不確定度為uxi=D儀=0.58式中的D儀是光具座上米尺的儀器誤差。這里說(shuō)明一點(diǎn)，在分析x0、xi和xL的非統(tǒng)計(jì)不確定度時(shí)，除了儀器誤差引起的不確定度外，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們把儀器誤差取為Δ儀=1mm（按規(guī)定米尺應(yīng)為0.5mm），就不再計(jì)算讀數(shù)引起的不確定度了。xi的合成不確定度為：=0.62這樣計(jì)算出來(lái)的焦距f不確定度的置信概率為68.3%。根據(jù)公式計(jì)算出△
11、f=1.65所以用不確定值表示為：f=195.17+1.65(mm)3．位移法測(cè)量薄凸透鏡的焦距物坐標(biāo)x0=91.2(mm）像坐標(biāo)xi=769.0(mm）測(cè)量次數(shù)透鏡第一位置XL1(mm）透鏡第二位置XL2(mm）左逼近讀數(shù)右逼近讀數(shù)平均讀數(shù)左逼近讀數(shù)右逼近讀數(shù)平均讀數(shù)1290.1320.8305.45520.3549.2534.752295.3315.3305.3525.4545.3535.353298.2310.1304.155
