测量薄透镜焦距的方法

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时间:2018-07-30

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1、实验原理薄透镜是指透镜的中心厚度d远小于其焦距f(d<

2、经过透镜成为平行光,若在此平行光经过的光路上放一个与透镜光轴垂直的平面反射镜M,其反射光将沿原光路返回至小孔。小孔的像与小孔反向等大,小孔与透镜的距离即为透镜焦距f。这种利用调节装置本身使之产生平行光来实现调焦的方法称为“自准直”法。显然,在小孔上方的某点,在自准直时,其像应处于小孔下方的对称位置;反之亦然。(2)自准直法测量凹透镜的焦距因为凹透镜是发散透镜,所以要由它获得一束平行光,必须借助于一个凸透镜才能实现,如图2所示。先由凸透镜L1将小孔A成像于S′处,然后将待测凹透镜L2和平面反射镜M置于凸透镜L1和小孔像S′之间。如果L1光心O1到S′之间的距离O1S′>

3、f2

4、,则当移动L2,

5、使L2的光心O2到S′之间的距离O2S′=

6、f2

7、时,由小孔A发出的光束经过L1、L2后变成平行光,通过平面反射镜M的反射,又在小孔处成一清晰的实像,于是确定了像点和凹透镜的光心的位置就能测量出凹透镜的焦距f2。2.共轭法测量凸透镜的焦距设凸透镜的焦距为f,使物与屏的距离L>4f并保持不变,如图3所示。移动透镜至x1处,在屏上成放大实像,再移至x2处,成缩小实像。令x1和x2间的距离为a,物到像屏的距离为b,根据共轭关系有u2=v1,v2=u1。由式(2)和图3所给出的几何关系,可导出:实验测出a和b就可求出焦距f。此方法的优点是不必测物距u和像距v,从而避开了u、v因透镜中心不易确定而难以

8、测准的困难。3.物距像距法(1)物距像距法测量凸透镜的焦距物体发出的光,经过凸透镜折射后将成像在凸透镜的另一侧,将测出的物距和像距带入透镜成像公式(1)即可算出凸透镜的焦距,图略。(2)物距像距法测量凹透镜的焦距如图4所示,先用凸透镜L1使物AB成缩小倒立的实像A′B′,然后将待测凹透镜L2置于凸透镜L1与像A′B′之间,如果O2A′<

9、f2

10、,则通过L1的光束经过L2的折射后,仍能成一实像A″B″。但应注意,对凹透镜来说,A′B′为虚物,物距u2=-O2A′,像距v2=O2A″,代入成像公式(3)即可计算出f2。4.平行光管法参见实验报告。5.用测节器测量。参见实验16.透镜组基点的测定。

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