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
二、实验过程(实验步骤、记录、数据、分析)
(1)观测依据
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 f = | xl - x0 |
——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
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
= (xo<xL<xi)
xo和xL取值不变(取整数),xi取一组测量平均值。
(亦称共轭法、二次成像法)
如右图所示,当物像间距 D 大于 4 倍焦距即D > 4 f 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
xo和xi取值不变(取整数),xL1和xL2各取一组测量平均值。
-像距法测凹透镜的焦距
B
F1
Xi
Xo
XL
A1 A2
A1
A2
B1
F2
A
L1
L2
B!
B2
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XO,A2B2为凹透镜所成的实像,坐标位置为X i。
对凹透镜成像,虚物距u=XL-Xo,应取负值(xL<xo);实像距v=Xi-XL为正值(xL<xi);则凹透镜焦距f2为:
<0 (凹透镜焦距为负值!!!)
xL取值不变,xo和xi各取一组测量平均值。
(2)实验步骤:
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 x L 。
——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,使它们之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。
参照图3布置光路,放置物屏和像屏,使其间距 D > 4 f ,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)之中心重合,需反复进行数次调节,方能达到共轴要求。
在共轴调节完成之后,保持物屏和像屏的位置不变,并记下它们的坐标 x0 和xi ,移动透镜,用左右逼近法确定透镜的两次理想位置坐标 x L1 和 x L 2 。测量5次。
——像距法测量凹透镜的焦距,要求测三次。
。
数据记录和处理
物和像的位置坐标 x0 (mm)
透镜的位置坐标 x L (mm)
482.