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《透鏡焦距的測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、透鏡焦距的測(cè)量***(201*******)（清華大學(xué)工程物理系,北京）摘和要利用焦距儀和已知焦距的長(zhǎng)焦透鏡測(cè)量了待測(cè)凸透鏡和凹透鏡焦距.分別用共軛法和焦距儀法測(cè)量了同一凸透鏡焦距,分別用自準(zhǔn)法和焦距儀法測(cè)量了同一凹透鏡焦距.實(shí)驗(yàn)測(cè)得凸透鏡焦距為15.53cm(共軛法),15.62cm(焦距儀法),凹透鏡焦距為-22.61cm(自準(zhǔn)法),-22.67cm(焦距儀法).兩種方法測(cè)得的透鏡焦距均符合得較好.關(guān)鍵詞凸透鏡;凹透鏡;焦距;焦距儀1.概述透鏡是最基本的光學(xué)元件,根據(jù)光學(xué)儀器的使用要求,常需選擇不同的透鏡或透鏡組.透鏡的焦距是反
2、映透鏡特性的基本參數(shù)之一,它決定了透鏡成像的規(guī)律.為了正確地使用光學(xué)儀器,必須熟練掌握透鏡成像的一般規(guī)律,學(xué)會(huì)光路的調(diào)節(jié)技術(shù)和測(cè)量焦距的方法.1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?)加深理解薄透鏡的成像規(guī)律2)學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單光路的分析和調(diào)節(jié)技術(shù)3)學(xué)習(xí)幾種測(cè)量透鏡焦距的方法1.2薄透鏡成像規(guī)律透鏡的厚度相對(duì)透鏡表面的曲率半徑可以忽略時(shí),稱為薄透鏡.薄透鏡的近軸光線成像公式為:1f=1p+1qβ=y'y=-qp其中:f為焦距,p為物距q為像距,y和y,分別為物的大小和像的大小,β為放大率.1.3基本實(shí)驗(yàn)操作1)等高共軸的調(diào)節(jié)[1]依次放置光源、物、凸透鏡和光屏在
3、同一直線上,并讓它們相互靠近,用眼睛觀察判斷并調(diào)節(jié)物的中心,透鏡中心和光屏中央大致在一條與光具座導(dǎo)軌平行的直線上,各光學(xué)元件的平面相互平行并垂直于導(dǎo)軌.用梅花形物屏做物,用標(biāo)有“+”的屏做像屏.使物與像屏間的距離大于透鏡焦距的4倍,固定物屏和像屏滑塊的位置.移動(dòng)透鏡,使物在光屏上兩次成像,若所成大像和小像的中心重合在像屏“+”的中心,說(shuō)明系統(tǒng)已處于等高共軸狀態(tài),反之則不共軸,此時(shí)應(yīng)根據(jù)兩次成像的具體情況做如下調(diào)節(jié):(1)若所成“大像”的中心不在“+”的中心,則左右或上下調(diào)節(jié)物屏,使“大像”中心落在像屏“+”的中心.(2)移動(dòng)透鏡使物
4、在像屏上成一小像,若小像中心不在“+”的中心,則左右或上下調(diào)節(jié)透鏡使小像中心落在“+”的中心.(3)重復(fù)(1)、(2)兩步驟、反復(fù)將大像和小像中心都調(diào)在像屏“+”的中心,直到所成大像和小像中心都重合在像屏“+”的中心為止.2)凹透鏡的使用本實(shí)驗(yàn)所使用的凹透鏡刻度不在凹透鏡中心平面上,故實(shí)驗(yàn)操作時(shí)記錄凹透鏡位置每組至少應(yīng)記錄兩次,分別將凹透鏡雙面朝同一方向,記錄平均值作為本組實(shí)驗(yàn)的凹透鏡位置.1.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
5、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:f=b2-a24b實(shí)驗(yàn)中測(cè)得a和b,就可測(cè)出焦距f.光路如上圖所示:2.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄物屏位置P=106.61cm，·像屏位置Q=2.30cm123456O1位置(cm)87.4587.3887.6087.4887.3887.50O2位置(cm)21.1021.1821.1821.1021.0821.16a=
6、O2-O1
7、(cm)66.3566.2066.4266.3866.3066.342.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理計(jì)算得:a=66.33cm,b=104
8、.31cm,f=15.53cm其中:?a=0.25cm，?b=0.20cm?f=f×（2a×?ab2-a2）2+(a2+b2×?bb3-a2b)2=0.09cm故f=15.53±0.09cm.2.焦距儀測(cè)量凸透鏡焦距焦距儀光路圖如右圖所示,由幾何關(guān)系可得:tanω0=yf,tanω=y'f且tanω0=tanω故fx=y'yf.3.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄平行光管焦距f=550.000mm,玻羅版平行線距y=10.000mm123456y1’(mm)5.7255.7085.7005.7125.7205.720y2’(mm)2.8602.876
9、2.8692.8892.8822.865y’=
10、y1’-y2’
11、(mm)2.8652.8322.8312.8232.8382.8553.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理計(jì)算得:y=2.841mm,fx=y'yf=15.63cm?y,=?A2+?B2=(tp(v)sy’)2+?B2=0.018mm[2][3]?fx=fx×(?y'y')2+(?ff)2+(?yy)2=0.11cm故fx=15.63±0.11cm1.自準(zhǔn)法測(cè)量凹透鏡焦距如右圖,物屏上的箭矢AB經(jīng)凸透鏡L1后成虛像A,B,,圖中O1F1=f1為L(zhǎng)1的焦距.現(xiàn)將待測(cè)凹透鏡L2置于L1與A1B
12、1之間,此時(shí),A,B,成為的L2虛物.若虛物A,B,正好在L2的焦平面上,則從L2出射的光將是平行光.若在L2后面垂直光軸放置一個(gè)平面反射鏡,則最后必然在物屏上成實(shí)像A,,B,,.此時(shí)分別測(cè)出L2的位置及虛物的位置,則就是待測(cè)凹透鏡的
