薄透镜焦距的测量

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1、薄透镜焦距的测量                                                     实验类别：验证性实验教学目的      1、了解透镜成像的原理、成像规律及视差原理的实际应用； 2、掌握光学系统的共轴调节技术，掌握薄透镜焦距的测量方法；3、掌握薄透镜焦距的测量方法，会用左、右逼近法确定像最清晰的位置，测量凸透镜和凹透镜的焦距；4、培养学生实事求是的科学态度和严谨、细致的工作作风。重难点        重点：1）光学系统的共轴调节； 2）透镜焦距的测量。难点：1）

2、光学系统共轴调节；   2）凹透镜焦距的测量。教学方法      讲授与演示相结合学时          3学时 一、实验简介透镜是最常用的光学元件，是构成显微镜、望远镜等光学仪器的基础。焦距是表征透镜成像性质的重要参数。测定焦距不单是一项产品检验工作，更重要的是为光学系统的设计提供依据。学习透镜焦距的测量，不仅可以加深对几何光学中透镜成像规律理解，而且有助于训练光路分析方法、掌握光学仪器调节技术。最常用的测焦距方法大都是根据物像关系设计的，如：物像法、大小像法、辅助成像法等。二、实验原理   薄透镜

3、是透镜中最基本的一种，其厚度较自身两折射球面的曲率半径及焦距要小得多，厚度可忽略不计，在近轴条件下，物距、像距、焦距满足高斯公式：   符号规定：距离自参考点（薄透镜的光心）量起，与光线进行方向一致时为正，反之为负。(1)三、成像规律规律1：当物距大于2倍焦距时，则像距在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、缩小的实像。此时像距小于物距，像比物小，物像异侧。应用：照相机、摄像机。规律2：当物距等于2倍焦距时，则像距也在2倍焦距，成倒立、等大的实像。此时物距等于像距，像与物大小相等，物像异侧。规律3：当物距小

4、于2倍焦距、大于1倍焦距时，则像距大于2倍焦距，成倒立、放大的实像。此时像距大于物距，像比物大，物像异侧。应用：投影仪、幻灯机、电影放映机。规律4：当物距等于1倍焦距时，则不成像，成平行光射出。规律5：当物距小于1倍焦距时，则成正立、放大的虚像。此时像距大于物距，像比物大，物像同侧。应用：放大镜。2成像规律表格总结凸透镜成像规律物距(u)像距(v)正倒大小虚实应用特点物，镜，像的位置关系u>2ff

5、异侧f2f倒立放大实像投影仪、幻灯机、电影放映机-物像异侧u=f----制平行光，强光聚焦手电筒成像虚实的分界点-uu正立放大虚像放大镜虚像在物体同侧，虚像在物体之后物像同侧仪器：光具座 光源 物屏 像屏 凸透镜 凹透镜 平面反射镜等四、实验内容：1、自准直法如图所示，在透镜L的一侧放置被光源照亮的物屏AB，在另一侧放置一块平面反射镜M．移动透镜的位置即可改变物距的大小。当物距等于透镜的焦距时，物屏AB上任一点发出的光，经透镜折射后成为平行光；再经平面镜反射，反射光经透镜折射后重

6、新会聚。由透镜成像公式可知，会聚光线必在透镜的焦平面上成一个与原物大小相等的倒立的实像。此时只需测出透镜到物屏的距离，便可得到透镜的焦距。该方法的测量主要是透镜与物屏之间距离的测量，其最终结果的有效数字可以取3位。(2)光路如上图所示，若物位于焦平面上，则由平面镜反射后成一与原物等大倒立的像于同一焦平面上。2、物距相距法    （1）→(3)式中为像距，为物距，为(像方)焦距。   2、两次成像法（贝塞尔法）（只适合凸透镜）若保持物屏与像屏之间的距离D不变，且D＞4，沿光轴方向移动透镜L，可以在像屏上

7、观察到二次成像：一次成放大的倒立实像，一次成缩小的倒立实像．如图所示．在二次成像时透镜移动的距离为，则不难得到透镜的焦距为：          (4)   *思考题：1、为什么测量前必须调光学系统共轴？答：（1）保证所用光线是近轴光线。   （2）使得物心与透镜光心，像心与透镜光心连线与光具座平行以减小读数误差。2、在待测透镜焦距未知的情况下，如何满足二次成像法的条件？答：可以粗测焦距。当物距趋向无穷大时，由原理(1)可得：，即无穷远处的物体成像在透镜的焦平面上。1透镜区别结构不同凸透镜：边缘薄、中间

8、厚，至少要有一个表面制成球面，亦可两面都制成球面。可分为双凸、平凸及凹凸透镜三种。凹透镜：边缘厚、中间薄，至少要有一个表面制成球面，亦可两面都制成球面。可分为双凹、平凹及凸凹透镜三种。对光线作用不同凸透镜主要对光线起会聚作用。凹透镜主要对光线起发散作用。成像性质不同凸透镜是折射成像，成的像可以是正立、倒立；虚像、实像；放大、等大、缩小。对光线起会聚作用。凹透镜是折射成像，只能成正立、缩小的虚像。对光线起发散作用。透镜与面镜透镜（通常分为凸透镜和凹透镜）能