b团簇(小团簇研究)

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1、西安石油大学本科课程设计报告一、【实验目的】1、掌握光路调节的基本方法；2、了解测量凹透镜焦距的原理，加深对其成像规律的认识；3、学会用物距像距法测量凹透镜的焦距。二、【实验原理】（1）、近视眼的原理和校正：所谓近视眼是指人的远点（眼镜能清晰调焦的最远距离）位于眼前有限距离远处，如此物体不能清晰成像于视网膜，即产生视觉模糊。对于近视眼，只有前方有限距离处的物体才能成像在视网膜上。图1-1近视眼原理弥补眼睛缺陷常用的方法是佩戴镜片，镜片和人眼构成一个系统，使的无限远处的物体经组合系统后能成像在视网膜上，达到正常眼的远点观察效果。例如，近视眼应该佩戴一块相当于负透镜的镜片，无限远的物体

2、经负透镜后第一次成像在其像方焦点处，该焦点位置应于近视眼的远点重合，然后在被人眼光学系统成像在视网膜上，如此，人眼便借助负透镜看清楚了无限远处的物体[1]。5西安石油大学本科课程设计报告图1-2近视眼的校正原理（二）、薄透镜的成像光路特点：（1）平行于主光轴的光线经透镜折射后过透镜的焦距；（2）过透镜光心的光线经透镜时不改变方向。且在近轴光线（指通过透镜中心并与主光轴成很小夹角的光束）的条件下，薄透镜的成像公式[2]：1／v+1／u=1／f式中u为物距，v为像距，f为像方焦距。各线距均从透镜中心（光心）量起。（三）、自准法测量凹透镜的焦距的实验原理：图1-3自准法测凹透镜焦距原理5

3、西安石油大学本科课程设计报告图1-4自准法测凹透镜焦距实物图实物AB经凸透镜L₁成像于A'B'，在L₁和A'B'之间插入待测凹透镜L₂和平面反射镜M，移动凹透镜，当凹透镜与A'B'的间距等于凹透镜焦距时，经凹透镜折射后的光线变成一组平行光线，该平行光线经平面镜反射，凸透镜会聚于箭矢物平面成一清晰的倒立实像，测出O₂到的距离，就得到凹透镜A'B'的焦距[3]三、【实验仪器】带标尺光具座一台，光学器件、支架底座若干，近视镜片，凸透镜，平面全反射镜，光屏带遮光罩的光源（钠灯），箭形孔板，尺子。四、【实验内容与步骤】1.共轴等高的调（1）、粗调：将物AB、凸透镜L₁、近视镜片L₂、全反射镜

4、M及光屏依次放入光具座上，使它们尽量靠拢，用眼睛观察各光学器件是否与物AB的中间等高共轴。等高调节：升降调节各光学器件与物AB的中间点等高。共轴调节：调节各光学器件支架底座位移调节螺钉，使各光学器件的中心及物AB位于光具座中心轴线上，在调节各光学器件表面与光具座中心轴线垂直，粗调完成。（2）、精调：根据二次成像规律，首先取箭矢物P到光屏的距离为D>4f后，两者固定。凸透镜L放在物P到光屏之间的光路中，移动凸透镜L改变物P到凸透镜L光心O的间距，光屏上看到放大和缩小的像，调节各光学器件支架底座位移调节螺钉及支架的高低位置，使光屏上看到放大和缩小像的中心共轴（重合）。2.近视镜片焦距的

5、测量5西安石油大学本科课程设计报告（1）、自准法测量近视镜片的焦距按图1-4示放置光具，已固定的物AB保持不动；用“左右逼近法”移动凸透镜，使其成清晰的倒立实像在物屏上得到一个与物大小相等的倒立实像。放入平面反射镜M和近视镜片L２，固定平面镜M，调节近视镜片，使由平面反射镜反射回来的光线为平行光，由光路图1-3和可逆性原理可知，由L２射向平面镜M的光线是平行光线，点B′是凹透镜L２的焦点。记录凹透镜L２和实像A’B’的位置，可直接测出f２′。重复测量三次并填入数据表中。五、【原始数据记录和处理】表-1自准法测近视镜片的焦距次数物屏AB近视镜片位置L₂焦距f1268.0mm437.0

6、mm169.0mm2268.0mm418.0mm150.0mm3268.0mm433.0mm165.0mm平均值：f=(f₁+f₂+f₃)/3=161.3mm绝对误差：△f'=[(169.0-161.3)²+(150.0-161.3)²+(165.0-161.3)²]½/(3-1)=7.1mm相对误差：E=（△f'/f）×100％[4]=4.4%结果表述：f'=f±△f'=（161.3±7.1）mm六、【结论】实验中我们把仪器看成理想的情况，忽略系统误差，用的是自准法测量近视镜片的焦距，结果可行，误差小，验证了自准法测量近视镜片（凹透镜）的焦距。从实验中我们加深了对透镜成像规律的认

7、识。通过实验操作，觉得镜片放置有点难度，即镜片与竖直方向有夹角，我想镜片的放置是否可能影响测量结果？由于时间的关系这个问题没有得到验证，还有本实验没有涉及对比试验，没有用其它的方法测量镜片的焦距，这也是一个缺点。我们再回到这个实验，我们用的是钠灯作为光源，我们也可以换成激光作为光源。七、【误差分析】本实验的误差来自两个方面：1、系统误差（1）景深、焦深、像差和色差，这些都会导致成像不清楚而导致的误差。（2）近视镜片，平面镜的损坏。2、偶然误差（1）本实验的偶然误差主要