用激光为光源测量凹透镜焦距

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1、用激光为光源测量凹透镜焦距杨成伟司民真（楚雄师范学院物理与电子科学系，云南楚雄675000）摘要：介绍了一种用激光为光源测量凹透镜焦距的新方法。此方法不用任何辅助仪器，根据物方焦平面和副轴作图特点，直接就可以读出凹透镜的焦距。实验显示，此方法操作简单，实验结果比较准确，相对误差仅为0.79%。关键词：激光光源；凹透镜；测量；焦距中图分类号:O4-33　　文献标识码:B　　文章编号:1672-4550(2008)06-0154-03ForTheMeasurementByLaserLightConcaveLensFocalLe

2、ngthYANGCheng-Wei(DepartmentofPhysicsandElectronicScienceChuXiongNormalUniversyChuXiongYunnan67500China)Abstract:Alaserlightsourceformeasuringconcavelensfocallengthofthenewmethod.Thismethodwithoutanysupportingapparatus,inaccordancewiththeFPAandVice-axismappingfeat

3、urecanbereadoutdirectlyontheconcavelensfocallength.Experimentsshowedthatthismethodissimple,moreaccurateresults,therelativeerrorisonly0.79%.Keywords:laserSource;concavemirror;Measurement;focusc0引言凹透镜焦距测量是普通物理实验的内容之一.由于凹透镜是发散镜，实物只能成虚像，因此无法直接物距-像距法测其焦距，一般要借助凸透镜才可以测量.

4、测量方法有：物距—像距法[1]、自准法[2].虽然测时有技巧，但因要借助辅助镜，光路比较复杂，学生操作时比较困难.由于是用虚物来成实像，像的清晰程度不易判断，测量结果一般不准，相对误差比较大.能否找一种不借助辅助镜而直接测量凹透镜焦距的方法呢？本文提出该新方法.实验证明，此方法操作简单，结果比较准，是一种可行的方法.1实验原理图1是用物方焦平面和副轴作图法作出的原理光路图[3].过F点作物方焦平面，与入射光线PA交于C点，过C点作一副轴OC从入射点A作此副轴的平行线.由此，我们可以看出，折射方向是由OC决定的，而又是OC由

5、入射点A决定的.所以，当入射光是平行光时，由几何关系就可以得到,即所以，只要光心O点和A点的高度知道，就可以知道，由，B点也就可以确定.而B点是折射光线与物方焦平面的交点，由此确定物方焦平面的位置，从而得出物方焦距.——————————[收稿日期]2008-00-00；修订日期：2008-00-00[作者简介]杨成伟（1983-），男，本科生，专业方向：物理与电子科学.TEL:15887766445;EMAIL:yangchengwei0627@163.comPABCFO图1原理光路图2实验装置如图2，把光学升降台放在万能

6、光具座左端上，并升起一定位置，将He-Ne激光器水平地放置在上面.将凹透镜放在激光器前面一定距离处（为便于读数，将其固定在一个整数位置）.在像屏上用双面胶贴一大小合适的坐标纸，放在凹透镜后面.万能光具座激光器光学升降台图2实验装置图3实验步骤（1）确定光心位置根据通过凹透镜光心的光线出射光线方向不变[3].将激光水平入射在凹透镜上，上下，左右调整透镜，使得沿光具座前后、左右移动像屏时“像点”位置不动，此时入射点位置即为光心的位置，在坐标纸上标出“像点”O′位置.（找到光心后就不能上下移动凹透镜和像屏）.（2）确定A点的位置

7、将激光器上移一定位置（移动范围是从O点到凹透镜最高点，下移也可以），量出0A的高度.（3）确定B点的位置由，在坐标纸上确定B点的位置（从O′所在点向上量起）.过B点作一条水平线，因为亮斑是红色的，所以最好用黑笔.当在光具座上前后移动像屏时，亮斑在B点所在直线上下移动，当B点所在直线把亮斑平分两半时，像屏所在位置就是物方焦平面位置，O′即为物方焦点F，在光具座上读出OF即为物方焦距，像方焦距也就是我们要测的凹透镜焦距大小等于OF，符号相反，即，由此就可以测出凹透镜焦距.4实验数据及数据处理本次测的是标准值为cm的凹透镜.经多

8、次测量，发现A点越接近凹透镜最高点，测量结果越接近标准值.凹透镜固定在50.00cm处，实验数据如表1所示.表1实验数据次F位置数/cm/cm/cm/cm/cm10.300.6077.5027.50-27.5020.501.0077.8027.80-27.8030.751.5077.9027.90-27