文档介绍：一、实验综述1、实验目的及要求(1) 了解对简单光学系统进行共轴调节(2) 学会用自准直法测量薄凸透镜的焦距(3) 学会用位移法测量薄凸透镜的焦距(4) 学会用物距■像距法测量薄凸透镜的焦距(5) 学会用物距•像距法测凹透镜的焦距2、实验仪器、设备或软件光具座,凸透镜,凹透镜,光源,物屏,平面反射镜,水平尺和滤光片等实验过程(实验步月、记录、数据、分析)(Xo<XL<Xj)了二》2_〃2二(兀_£)2_(石2_©)2一D(1)观测依据1・自准直法测薄凸透镜的焦距根据焦平面的定义,用右图所示的光路,可方便地测出凸透镜的焦距/=lx/-xoI2•物距——像距法测凸透镜焦距在傍轴光线成像的情况下,成像规律满足高斯公式JuV w4-V如图所示,式中U和V分别为物距和像距,f为凸透镜焦距,对f求解,并以坐标代入则有X。和XL取值不变(取整数),Xi取一组测量平均值。位移法测透镜焦距(亦称共觇法、二次成像法)如右图所示,当物像间距D大于4倍焦距即D>4f时,透镜在两个位置上均能对给定物成理想像丁•给定的像平面上。两次应用高斯公式并以几何关系和坐标代入,则得到X。和Xi取值不变(取整数),Xu和XL2各取一组测量平均值。L2B2在上图中:L1为凸透镜,L2为凹透镜,凹透镜坐标位置为Xl,F1为凸透镜的焦点,F2为凹透镜的焦点,AB为光源,A1B1为没有放置凹透镜时由凸透镜聚焦成的实像,同时也是放置凹透镜后凹透镜的虚物,坐标位置为X。,A2B2为凹透镜所成的实像,坐标位置为Xi。对凹透镜成像,虚物距u=XL-X0,应取负值(xL<x0);实像距v=Xj-XL为正值(xlvx);则凹透镜焦距伍为:f2=4=(X/_b)•匕<0 (凹透镜焦距为负值!!!)w+vxl取值不变,x°和冷各取一组测量平均值。(2)实验步骤:自准直法测凸透镜焦距如图1布置光路,调透镜的位置,高低左右等,使其对物成与物同样大小的实像于物的下方,记下物屏和透镜的位置坐标x0和xLo物距——像距法测凸透镜焦距如图2布置光路,固定物和透镜的位置,使它们Z间的距离约为焦距的2倍;移动像屏使成像清晰;调透镜的高度,使物和像的中点等高;左右调节透镜和物屏,使物与像中点连线与光具座的轴线平行;用左右逼近法确定成理想像时,读像屏的坐标。重复测量5次。用位移法进行共轴调节参照图3布置光路,放置物屏和像屏,使其间距D>4f,移动透镜并对它进行高低、左右调节,使两次所成的像的顶部(或底部)Z中心重合,需反复进行数次调节,方能达到共轴要求。位移法测焦距在共轴调节完成Z后,保持物屏和像屏的位置不变,并记卜•它们的坐标兀0和可,移动透镜,用左右逼近法确定透镜的两次理想位置坐标xL\和xL2。测量5次。用物距——像距法测量凹透镜的焦距,要求测三次。组装显微镜并测其放大率。数据记录和处理mm自准直法物和像的位置处标心(mm)(mm):f=\x[-xo1=——像距法物坐标x()= 91,2mm透镜坐标xr=482,5 :」仁;「二(x,_(SS_X/)=i95-7 (x°<XL<xi)上式屮,X。,XL,Xi是直接测fi®,f是间接测量量,合成不确定度传递公式为:左逼近读数X-(mm)(mm) 〃x.=—(x.+x.)(mm)i21 =dx{2L=-Xo-f(U=(测虽次数k为5次)非统计B类不确定度为=-2xt(U(X/一几).Gi一儿)一(心一几)•(心一兀/)直接测量量X。,Xl,焉的合成不确定度aro>(5Xi和计算如F:因为x0和池都只测量了一次,只有非统计不确定度;即勞6严严严仪/羽=,其统计A类不确定度为式中的△仪是光具座上米尺的仪器谋差。这里说明一点,在分析x0、心和❻的非统计不确定度吋,除了仪器误差引起的不确定度外,为简单起见,我们把仪器误差取为A仪=lmm()就不再计算读数引起的不确定度了。石的合成不确定度为:仏=%o根据公式计算出△:+(nmi)测量次数透镜第一位置(mm)透镜第二位置Xl2(mm).