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《透鏡焦距的測(cè)定及光學(xué)設(shè)計(jì)》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、南昌大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱： 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：透鏡焦距測(cè)量與光學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院：專(zhuān)業(yè)班級(jí)：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：座位號(hào)：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.觀察薄凸透鏡、凹透鏡的成像規(guī)律。2.學(xué)習(xí)測(cè)量焦距的方法：自準(zhǔn)法、物像法、共軛法測(cè)凸透鏡焦距；輔助成像測(cè)凹透鏡焦距。3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡的基本原理，并在導(dǎo)軌和光具座上用透鏡自組望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡。4.通過(guò)實(shí)際測(cè)量了解顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡的主要光學(xué)參量。5.了解視覺(jué)放大率的概念并學(xué)習(xí)其測(cè)量方法。二、實(shí)驗(yàn)原理：1．測(cè)凸透鏡的焦距（1）自準(zhǔn)直法如圖1所示，用屏上“1”字矢孔屏作為發(fā)光物。在凸透鏡的另一邊放置一平
2、面反射鏡，光線通過(guò)凸透鏡后經(jīng)平面反射鏡返回孔屏上。移動(dòng)透鏡位置可以改變物距的大小，當(dāng)物距正好是透鏡的焦距時(shí)，物上任意一點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)透鏡折射后成為平行光，經(jīng)平面鏡反射后，再經(jīng)透鏡折射回到矢孔屏上。這時(shí)在矢孔屏上看到一個(gè)與原物大小相等的倒立實(shí)像。這時(shí)物屏到凸透鏡光心的距離即為此凸透鏡的焦距。（2）物距像距法如圖2所示，用屏上“1”字矢孔作為發(fā)光物，經(jīng)過(guò)凸透鏡折射后成像在另一側(cè)的觀察屏上。在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得物距u和像距v，則凸透鏡的焦距為用自準(zhǔn)直法和物距像距法測(cè)凸透鏡焦距時(shí)，都必須考慮如何確定光心的位置。光線從各個(gè)方向通過(guò)凸透鏡中的一點(diǎn)而不改變方向，這點(diǎn)就是該凸透
3、鏡的光心。凸透鏡的光心一般與它的幾何中心不重合，因而光心的位置不易確定，所以上述兩種方法用來(lái)測(cè)定凸透鏡焦距是不夠準(zhǔn)確的，誤差約為1.0%~5.0%。圖1自準(zhǔn)直法測(cè)焦距圖2物距像距法測(cè)焦距3.共軛法測(cè)量凸透鏡焦距如果物屏與像屏的距離b保持不變,且b>4f,在物屏與像屏間移動(dòng)凸透鏡,可兩次成像.當(dāng)凸透鏡移至O1處時(shí),屏上得到一個(gè)倒立放大實(shí)像,當(dāng)凸透鏡移至O2處時(shí),屏上得到一個(gè)倒立縮小實(shí)像,由共軛關(guān)系結(jié)合焦距的高斯公式得:實(shí)驗(yàn)中測(cè)得a和b,就可測(cè)出焦距f.光路如上下圖所示:4.凹透鏡（輔助成像）：如下圖所示，在沒(méi)有凹透鏡時(shí)，物AB經(jīng)凸透鏡后將成實(shí)像A`B`，在
4、和B`A`間插入凹透鏡后，B`A`便稱為了的物，但不是實(shí)物，而為虛物。對(duì)而言，物距A`O`-=。該虛物由凹透鏡再成實(shí)像于B``A``,由透鏡成像公式（1）得5.顯微鏡原理：顯微鏡是用來(lái)觀察近處細(xì)小物體細(xì)節(jié)的重要目視光學(xué)儀器吧，它對(duì)被觀察物體進(jìn)行了兩次放大：第一次是通過(guò)物鏡將被觀察物放大于目鏡的分劃板上，在很靠近物鏡焦點(diǎn)的位置上成倒立放大實(shí)像；第二次是經(jīng)過(guò)目鏡將第一次所成實(shí)像再次放大成虛像供眼睛觀察，原理如圖所以經(jīng)過(guò)物鏡和目鏡的兩次放大，顯微鏡的放大率，其中是明視距離。4.望遠(yuǎn)鏡原理：望遠(yuǎn)鏡是觀察遠(yuǎn)距離物體的光學(xué)儀器。其作用是使通過(guò)望遠(yuǎn)鏡所看到的物體對(duì)眼睛
5、的張角大于用眼睛直接觀察物體的張角，從而產(chǎn)生放大感覺(jué)。望遠(yuǎn)鏡由物鏡和目鏡組成，物鏡的像方焦點(diǎn)與目鏡的像方焦點(diǎn)重合，因此平行光射入望遠(yuǎn)系統(tǒng)后，仍以平行光射出（1）開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡：由兩個(gè)凸透鏡組成，物鏡的像方焦點(diǎn)與目鏡的像方焦點(diǎn)重合，望遠(yuǎn)系統(tǒng)的垂直放大率僅僅取決于望遠(yuǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參量，于物距無(wú)關(guān)，即（2）伽利略望遠(yuǎn)鏡：伽利略望遠(yuǎn)鏡是由一個(gè)長(zhǎng)焦距凸透鏡和一個(gè)短焦距凹透鏡組成，物鏡的像方焦點(diǎn)與目鏡的像方焦點(diǎn)重合其工作原理如圖三、實(shí)驗(yàn)儀器：光具座、凸透鏡、凹透鏡、光源、物屏、平面反射鏡、水平尺和濾光片等四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：1．共軸調(diào)節(jié)參照?qǐng)D3布置光路，放置物屏和像屏，
6、使其間距，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)到要求。2．自準(zhǔn)直法測(cè)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)和。圖43．物距——像距法測(cè)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。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理：1.凸透鏡（1）自準(zhǔn)法物透鏡1
7、145.1949.52.物像法物B透鏡O像B’1231.0932.0279.01200.0900.02480由得物B（單位：mm）透鏡O（單位：mm）像B’（單位：mm）1100.01036.0810.01200.01120.0950.0由得3）共軛法物B（單位：mm）透鏡O1（單位：mm）透鏡O2（單位：mm）像B’（單位：mm）1200.0900.0600.0300.01100.0580.0750.0250.0由得：物B（單位：cm）透鏡O1（單位：cm）透鏡O2（單位：cm）像B’（單位：cm）1200.01130.0975.0900.01150.
8、01008.9981.5900.0由得：2.凹透鏡焦距的測(cè)定成像法（輔助透鏡法）
