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实验报告
学生姓名:学号:指导教师:
实验地址:科技实验大楼104室实验时间:
一、实验室名称:透镜焦距的测定
二、实验项目名称:透镜焦距的测定
三、实验学时:3学时
四、实验原理:
(1)自准直法
如图1所示,用屏上“1”字矢孔屏作为发光物。在凸面镜的另一边搁置一平面反射镜,光芒经过凸面镜后经平面反射镜返回孔屏上。挪动透镜地点能够改变物距的大小,当物距正好是透镜的焦距时,物上随意一点发出的光芒经透
镜折射后成为平行光,经平面镜反射后,再经透镜折射回到矢孔屏上。这时在矢孔屏上看到一个与原物大小相等的倒立实像。这时物屏到凸面镜光心的距离即为此凸面镜的焦距。
(2)物距像距法
如图2所示,用屏上“1”字矢孔作为发光物,经过凸面镜折射后成像在另一侧的察看屏上。在实验中测得物距
u和像距v,则凸面镜的焦距为
f
uv
uv
用自准直法和物距像距法测凸面镜焦距时,都一定考虑怎样确立光心的地点。光芒从各个方向经过凸面镜中的一点而不改变方向,这点就是该凸面镜的光心。凸面镜的光心一般与它的几何中心不重合,因此光心的地点不易确立,
因此上述两种方法用来测定凸面镜焦距是不够正确的,偏差约为%~%。
图1自准直法测焦距图2物距像距法测焦距
(3)位移法
如图
3所示,若取光矢孔物屏与察看屏之间的距离
D4f
,且实验过程中保持不变时,挪动透镜
L,当它距离物
为u时,察看屏上获得一个放大的清楚的像;当它距离物为
u
时,察看屏上获得一个减小的清楚的像。依据几何关系
和光的可逆性原理,得
uv
u
v
D
uu
vv
d
uvvu
代入式(3-20-2)得
D2
d2
f
4D
图3位移法测焦距
从上式可知,只需测得物屏与察看屏之间的距离D和两次成像透镜之间的距离d,即可求出凸面镜的焦距f。这类方
法把焦距的丈量归纳于对能够精准测定的量D和d的丈量,防止了确立凸面镜光心地点禁止带来的困难。
五、实验目的:
测凸薄透镜焦距。
六、实验内容:
。
。
。
。
七、实验器械(设施、元器件):
光具座,光源,透镜架,1字矢孔屏,察看屏,凸面镜,凹面镜;
八、实验步骤:
参照图3部署光路,搁置物屏和像屏,使此间距
的顶部(或底部)之中心重合,需频频进行数次调理,方能
D4f
,挪动透镜并对它进行高低、左右调理,使两次所成的像
达到要求。
如图1部署光路,调透镜的地点,高低左右等,使其对
物成与物相同大小
的实像于物的下方,记下物屏和透镜的地点坐标
x0和xL。
图
4
——像距法测焦距
如图2部署光路,固定物和透镜的地点,使它们之间的距离约为焦距的2倍,挪动像屏使成像清楚,调透镜的高度,使物和像的中点等高,左右调理透镜和物屏,使物与像中点连线与光具座的轴线平行,用左右迫近法确立成理想像时,读
像屏的坐标
,重复丈量
5次。
在共轴调理达成以后,保持物屏和像屏的地点不变,并记下它们的坐标
x0和
xi
,挪动透镜,用左右迫近法确立透
镜的两次理想地点坐标
xL1和
xL2
,丈量
5次。
九、实验数据及结果剖析:
物(像)地点坐标x0(mm)
透镜的地点坐标xL(mm)
f|xix0|
——像距法
物坐标x0=mm透镜坐标xL=mm
丈量次数
2
3
4
5
像屏地点
1
左迫近读数xi(mm)
右迫近读数xi(mm)
xi
1
(xxi)(mm)
2
i
丈量结果用不确立度表示:
f
(x0xL)(xL
xi)
|x0
xi|
f
2
f
2
2
2
2
f
2
f
x0
x0
xL
xL
xi
xi
f
(x0
xi)(xL
xi)(x0
xL)(xL
xi)(xL
xi)f
x0
(x0
xi)2
x0
xi
f
(x0
xL)(xL
xi
)
xL
x0
xi
f
f(x0
xL)
xi
x0
xi
上式中,达成不确立度
x0、xL和
xi计算以下:
由于x0和xL都只丈量了一次,只有非统计不确立度,即
xi是多次丈量,其统计不确立度为
Si2(xiixi)2[k(k1)]
非统计不确立度为
xi的合成不确立度为
按下表记录数据:
透镜第一地点
透镜第二地点
丈量
xL1(mm)xL1(mm)xL1
1(xL1xL1)xL2(mm)xL2(mm)
次数
1
2
xL2
(xL2xL2)
(左迫近)(右迫近)
(左迫近)(右迫近)
2
1
物坐标x0(mm)
像坐标xi(mm)
D2
d2
(xix0)2
(xL2
xL1)2
f
4|xi
x0
4D
|
十、实验结论:
测出了凸面镜的焦距。
十一、总结及心得领会:
只有当各光学元件,如光源、发光物(矢孔屏)、透镜等的主光轴重合时,薄透镜成像公式在近轴光芒的条件下才
能建立****惯上称各光学元件主光轴重合为“共轴”。调理“共轴”的方法一般是先粗调后细调。
十二、对本实验过程及方法、手段的改良建议:
自准直法测焦距时,平面反射镜距物屏最好不要超出35厘米。
报告评分:
指导教师署名: