薄透镜焦距的测量.docx

文档介绍：1
大学物理Ⅱ普通物理实验
薄透镜焦距的测量
实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳〔数据、图表、计算等〕、实验结果分析、实验思考题、实验心得。
【实验目的】
通过基本光学仪
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大学物理Ⅱ普通物理实验
薄透镜焦距的测量
实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳〔数据、图表、计算等〕、实验结果分析、实验思考题、实验心得。
【实验目的】
通过基本光学仪器，了解光学基本操作规程；
学****简单光学系统的共轴等高调节方法；
学****用自准法、共轭法、辅助透镜成像法等测量透镜焦距；
观察透镜成像，加深对薄透镜成像规律的理解。
【实验仪器】
光具座、凸透镜、物屏、像屏、平面镜、钠光灯和读数小灯〔或手电筒〕等。
【实验原理】
薄透镜成像公式
当透镜的厚度与其焦距相比甚小时，这种透镜称为薄透镜。在近轴光线〔指通过透镜中心部分并与主光轴夹角很小的那一部分光线〕的条件下，薄透镜成像公式为
1f = 1u +1v 〔3-1〕
式〔3-1〕中1f为薄透镜的焦距，u为物距，v为像距，f、u、v均从透镜的光心算起，其正负号的规定如下表。
参量
f
u
V
正号〔+〕
凸透镜
实物
实像
负号〔-〕
凹透镜
虚物
虚像
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为方便计算，将透镜成像公式变形为
f=uvu+v 〔3-2〕
凸透镜焦距的测量原理及测量方法
〔1〕物距像距法
物体发出的光线经凸透镜会聚后将成实像与另一侧，测出此时的物距u和像距v，由透镜成像公式〔3-2〕算出凸透镜的焦距。
〔2〕自准法〔平面镜法〕
根据光的可逆性测定凸透镜的焦距，如图3-1所示。以狭缝光源s作为物，并置于凸透镜的焦平面时，由s发出的光通过凸透镜后将成为一束平行光束。假设用与凸透镜主光轴垂直的平面镜，将此平行光沿原来的路线反射回去。反射光再次通过凸透镜后，仍会聚与凸透镜打的焦平面上。测出此时物s与凸透镜之间的距离so,这就是凸透镜的焦距f。此方法是利用调节实验装置本身，使之产生平行光，以到达调节目的，所以称为自准法。 

图3-1 自准法测焦距 图3-2 共轭法测焦距
〔3〕共轭法〔二次成像法〕 
如3-2所示，当物像间距D大于4倍焦距f,即D>4f时，透镜在两个位置上均能对给定物成理想像于给定的像平面上。两次应用高斯公式并以几何关系和坐标代入，则得到
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〔3-3〕
xo和xL取值不变(取整数)，xi取一组测量平均值。
【实验内容】
简单光学系统的共轴等高调节
〔1〕粗调：将光源透镜物屏、像屏靠近，调节高度使其中心线处于一条直线上。 
〔2〕细调：主要依靠仪器和光学成像规律来鉴别和调节。可以利用多次成像的方法，即只有当物的中心位于光轴上时，多次成像的中心才会重合。
2. 凸透镜焦距的测定 
1〕自准法 
〔1〕按光源、物屏、透镜、平面镜从左到右摆放仪器，调至共轴。 
〔2〕靠紧尺子移动L直至物屏上获得镂空图案倒立实像。 
〔3〕调平面镜与凸透镜，使像最清晰且与物等大，充满同一圆面积。
〔4〕记