实验7测定薄透镜的焦距

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1、实验7测定薄透镜的焦距[实验目的]1．掌握光具座上各元件的共轴、等高调节。2．掌握用自准直法、二次成像法(位移法)测定凸透镜焦距的原理和方法，掌握用物距像距法测定凹透镜的焦距。3．掌握用标准不确定度评定测量结果。[实验仪器]光具座、光源、凸透镜、凹透镜、平面镜、光屏等。[实验原理]一、凸透镜焦距的测量原理1．薄透镜成像公式当成像光线为近轴光线时，薄透镜的成像公式为（1）式中的p表示物距，p'为像距，f为焦距。对于实物p为正，虚物p为负;实像p'为正，虚像p'为负;凸透镜f为正，凹透镜f为负。2．自准直法在光具座上，如果将发

2、光物安放在凸透镜的焦平面上时，它发出的光线通过透镜变成平行光线，经与主光轴垂直的平面反射镜反射后，再次经过透镜，将在透镜焦平面上得到清晰的发光物的像。调整发光物和凸透镜之间的距离，当像与物重合时，分别读出物与透镜位置xp及x，即得焦距：6（2）3．二次成像法（位移法）使物与像之间得距离L大于4f，并保持L不变。然后调整凸透镜的位置，在像屏上得到一个放大的像；继续移动凸透镜，在像屏上得到一个缩小的像。测出透镜在两次成像之间移动的距离是l，便由下式算出f：（3）二、凹透镜焦距的物距像距法测量让物经凸透镜成像于某一位置，然后在凸

3、透镜与像之间插入一焦距为f的凹透镜，此时第一次成的像即为凹透镜的虚物，经凹透镜后最终可成像于另一个位置。根据（1）式，只要测出p和p'，就可以计算出凹透镜焦距f。[实验内容及步骤]对光具座进行共轴、等高等调节后，完成下列实验内容：一、测凸透镜的焦距1．自准直法：完成表7-1的测量内容。2．二次成像法(位移法)：完成表7-2的测量内容。二、用物距像距法测定凹透镜的焦距：完成表7-3的测量内容6[实验数据记录]表7-1自准直法测凸透镜的焦距xp=10.00cm单位：cm次数i123456凸透镜位置cm凸透镜焦距粗测值cm凸透镜

4、位置25.8525.8025.8025.8225.8525.81旋转180°后位置25.9025.9025.9025.9025.8725.8825.8825.8525.8525.8625.8625.84表7-2二次成像法测凸透镜的焦距xp=10.00cmxq=82.90cmL=

5、xp-xq

6、=72.90cm单位：cm次数i123456透镜位移的平均值cmcm33.4533.5533.5033.4533.5033.5059.5559.5059.5559.5059.5559.6026.1026.9526.0525.9526.0

7、526.100.070.080.020.080.020.07表7-3用物距像距法测定凹透镜的焦距xp=93.20cmxq=77.65cm单位：cm次数i123456凹透镜的位置cmcm凹透镜位置67.5567.5267.5067.5567.4567.48旋转180°后位置67.6567.6067.5567.6567.5567.6067.6067.5667.5267.6067.5067.540.040.000.040.040.060.026[数据处理]一、测凸透镜的焦距1．自准直法凸透镜的位置凸透镜焦距的粗测值cm2．二次成

8、像法(位移法)在本实验中，有凸透镜位置的平均值凸透镜位置的A类不确定度凸透镜位置的B类不确定度凸透镜位置的总标准不确定度凸透镜焦距的最佳估计值（平均值）凸透镜焦距的合成标准不确定度6凸透镜焦距的测量结果二、测凹透镜的焦距凹透镜位置的平均值凹透镜位置的A类不确定度凹透镜位置的B类不确定度凹透镜位置的总标准不确定度凹透镜的物距和像距凹透镜焦距的最佳估计值（平均值）6凹透镜焦距的合成标准不确定度凸透镜焦距的测量结果6