透镜焦距的很多种测量方法.doc

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1、1．会聚透镜焦距测量(1)自准直法当光点P处在透镜焦平面上时，P点发出的光经透镜L成一束平行光，遇到与主光轴相垂直的平面镜M，将其反射回去，反射光再次通过透镜而会聚在P所在的焦平面上。那么，P与L之间的距离就是该透镜的焦距f，如图24-1所示。这种利用调节实验装置自身使之产生平行光以达到调焦目的的方法，称为自准直法。自准直法是光学仪器调节中的一种重要方法，也是一些光学仪器进行测量的依据。自准直望远镜是光学测量和光学装校中最常用的仪器。测角仪就是利用自准直法精密地测量微小角度、平面度等。(2)物距、像距法①将公式①改

2、写成②利用公式②，只要测得物距S、像距S'便可计算出透镜焦距f来。(3)两次成像法如图24-2所示。取物与像屏之间的距离为L〉4f，移动透镜，当在O1位置时，屏上得到一放大的清晰像A'B'，其物距S1、像距S1'；当透镜处于O2位置时，屏上又出现一缩小的清晰像A"B"，这时物距S2、像距S2'。设透镜两不同位置间的距离为l，焦距为149（4）粗测法：以太阳光或较远的灯光为光源，用凸透镜将其发出的光线聚成一光点(或像)，此时，s→∞，s′≈f′，即该点(或像)可认为是焦点，而光点到透镜中心(光心)的距离，即为凸透镜的

3、焦距，F′粗测法测透镜焦距2．发散透镜焦距测量(1)自准直法单独一个发散透镜无法成像，需会聚透镜来辅助。P经会聚透镜L1成像于D，那么D作为发散透镜L2的虚物，如图24-3所示。将L2插入L1、D之间，并调节L2使D处于L2的焦平面上，则光经发散透镜后成平行光。该光束经平面镜M反射经L2、L1后又在原物平面处成像。则D、L2之间的距离O2D即为发散透镜的焦距-f。(2)物距、像距法物体在虚焦点外经发散透镜折射后仅能成缩小的正立的虚像，无法用屏来接收，因而也就不易确定像距的大小。现将会聚透镜L1作为辅助透镜，使物P成

4、像于B，再使发散透镜L2置于L1与B之间，像B对于L2已成虚物，这时经L2成一实像D，如图24-4所示。那么，O2B＝－S（虚物距），O2D＝S'（像距）写成公式①的形式：149又可写成一、凸透镜焦距的测定1.粗测法：以太阳光或较远的灯光为光源，用凸透镜将其发出的光线聚成一光点(或像)，此时，s→∞，s′≈f′，即该点(或像)可认为是焦点，而光点到透镜中心(光心)的距离，即为凸透镜的焦距，LxLF′图1粗测法测透镜焦距2.成像法：149s′sFF′B′A′BA图2薄透镜成像规律在近轴光线的条件下，薄透镜成像的高斯公

5、式为          (1)当将薄透镜置于空气中时，则焦距为：(2)  (2)式中,f′为像方焦距；f为物方焦距；s′为像距；s为物距。式中的各线距均从透镜中心(光心)量起，与光线行进方向一致为正，反之为负，如图1所示。若在实验中分别测出物距s和像距s′，即可用式(2)求出该透镜的焦距f′。3.自准法： 如图3所示，在待测透镜L的一侧放置一被光源照明的物屏AB，在另一侧放一平面反射镜M，移动透镜(或物屏)，当物屏AB正好位于凸透镜之前的焦平面时，物屏AB上任一点发出的光线经透镜折射后，将变为平行光线，然后被平面反

6、射镜反射回来。再经透镜折射后，仍会聚在它的焦平面上，即原物屏平面上，形成一个与原物大小相等方向相反的倒立实像A′B′。此时物屏到透镜之间的距离，就是待测透镜的焦距，即        (3)149MAB′L２LB″1A″A′B图3自准法测焦距4.共轭法：共轭法又称为位移法、二次成像法或贝塞尔法。如图4所示，使物与屏间的距离D＞4f并保持不变，沿光轴方向移动透镜，则必能在像屏上观察到二次成像。设物距为s１时，得放大的倒立实像；物距为s２时，得缩小的倒立实像，透镜两次成像之间的位移为d,根据透镜成像公式，可推得：ds1′

7、s2′F′O1s1s2DO2L图4共轭法测焦距(4)二、凹透镜焦距的测定1491.成像法(又称为辅助透镜法)：图5成像法法测凹透镜焦距如图5所示，先使物AB发出的光线经凸透镜L１后形成一大小适中的实像A′B′，然后在L１和A′B′之间放入待测凹透镜L２，就能使虚物A′B′产生一实像A″B″。分别测出L２到A′B′和A″B″之间距离s２、s２′，根据式(2)即可求出L２的像方焦距f２′。图5辅助透镜法测凹透镜焦距 2.凹透镜自准法：如图6所示，在光路共轴的条件下，使物屏上物AB发出的光经凸透镜L１后成实像A′B′。现

8、将待测凹透镜L２置于L１与A′B′之间，若在L２后面垂直于光轴放置一个平面反射镜M，并移动凹透镜L２使在物屏上得到一个与物AB大小相等的倒立实像。此时，A′B′成为L２的虚物，若虚物A′B′正好在L２的焦平面上，则从L２出射的光是平行光，该平行光经反射镜反射并再依次通过L２和L１，最后必然在物屏上成等大的倒立实像A″B″。这样，分别记录L２的位置O2及实像A