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《(宋明玉)薄透镜焦距的测量教案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、课题教学目的薄透镜焦距的测量重难点教学方法学时1、学＞］简中光学系统的H）轴等高的调节方法。2、掌握川物距像距法、自准法、共轭法测凸透镜的焦距。3、用物距像距法测凹透镜的焦距。并写出合格的实验报告。1、光学系统的同轴等高的调节、透镜焦距的测蛍。2、光学系统的M轴等高的调节方法、凹透镜焦距的测量。以学生实验操作为主，适当讲授、讨论、演示和结合。3学时一、前言透镜是各种光学仪器屮最基木的元件。焦距是透镜的一个重要参数，在不同的光学仪器屮，需选择不同焦距的透镜。测景透镜焦趴的方法有许多，如平行光聚焦法、物距像距法等。本实验利用自准法、共轭法、物距
2、像距法等测量透镜的焦距。二、实验仪器带标尺光具座一台，光学器件、支架底座若干，凸透镜一块，門透镜一块，带箭矢物光孔电源一台，平面全反射镜一面，光屏一个等。三、实验原理光路：（1）平行于主光轴的光线经透镜折射£?过透镜的焦点；（2）过透镜光心的光线经透镜时不改变方向。W1：物距像距法测Sini透镜焦距1.-物距像距法测量凸透镜焦距如图1所示，在平行光线或近轴光线（物体发出的光与透镜主光轴的夾角很小）条件下，移动凸透镜离开箭矢物AB的距离为w时，与凸透镜光心相距为v处呈现一个清晰的倒立实象。在沿光线方向，光线经凸透镜会聚于焦平面p点，由高斯公式
3、得:(1):成屮物距像距V，焦距/都从透镜光心量取，以門透镜光心为坐标原点，顺光实象取正；虚物、虚像取负；凸图2IM准法测凸透镜焦距线方向取正，反之取负（如图1中示）。（或实物、透镜/取正，凹透镜焦距/取负。）1.自准法测凸透镜焦距如图2所示，将箭矢物AB上各点发出的光经凸透镜冬折射后变成不同方句的各组平行光，射向平面全反射镜M，反射光线经凸透镜会聚于原物AB平面（凸透镜的焦平面）上，成一清晰的倒立实像A'B'。测出箭矢物AB至lj光心q的间跑，就是凸透镜的焦跑/,。3、共轭法《又叫位移法、二次成像法或贝塞尔法》如图3所示：设凸透镜的焦距为
4、取箭矢物AB表面为坐标原点，取箭矢物AB到光屏P的距离为0^4/,,并在实验过程中保持D不变。将凸透镜门放在箭矢物AB到光屏P之间的光路中，移动凸透镜改变箭矢物AB到凸透镜L,光心％的间距为（7,时，光屏P上呈现fP:清晰放大的倒立实像A'B'。由几何关系可知：^,=D-L-V2=^,V,=V=L+V2W：_DL+DV2-L2-2LV2-V；-D……（2）移动門透镜A改变箭矢物AB到凸透镜L,光心4的闹距为c/2吋,光屏P上呈现fh清晰缩小的倒立实像A"B"。由儿何关系可知：^2=C/,+L=D-V2,V=V2,则有：fi=DVl~Vl（3
5、’）//=u2v2i/，+V，(3)对于同一个凸透镜的焦距有：(2)=(3)Dvz-vDL+DV2-L2-2LV2—V22D"D得：2LV2=DL-L2(4)可解出:D-L2再由代入（4），解出：u=P+L"22将解出的V2、c/2代入（3Z）式：f二D2-L2……（5）4D♦优点：就在于它可以准确测量D、L的值，从而避免了测量［/、V的值时，难于找）凹透镜焦距测量原理W图4:准法测量凹透镜焦距ul-w准凸透镜光心位置所造成的误差。1、自准法测凹透镜焦距如图4所示：門透镜A将箭矢物AB成像于p,点，固定箭矢物AB与凸透镜并在凸透镜A与夕i
6、之1X1放入凹透镜和全反射平而平镜M,移动間透镜£2,当門透镜/^与门点的间距等于門透镜l2的焦跑为/2时，经門透镜12折射石的光线变成不同方向的各组平行光，该平行光经平面平镜M反射，经凸透镜么会聚于箭矢物AB平面成一清晰的倒立实像。测出〃2到门点的间距就是凹透镜£2的图5:物距像距法测暈凹透镜焦距焦距/2,是虚物/2取负号。2、物距像距法测量凹透镜焦距/2如图5所示：門透镜£，将箭矢物AB成像于凡点，固定箭矢物AB与凸透镜£,，并在門透镜&与门之间放入待测凹透镜,移动凹透镜L，，改变凹透镜L、与凸透镜£,间距，经凹透镜A折射后的光线成像于
7、p2点。由透镜成像公式：1_1十1_心-"3-h-^3-V3UyVy（%逆光线方向计算，％为虚像取负号，凹透镜的焦距/2取负号，）可得：v3v3……（6）人=F7^V?四、实验内容与步骤一）、同轴等高的调节1、粗调：如图5所示将箭矢物AB、凸透镜A、門透镜L2、全反射平面镜M及光屏依次放入光再座上，使它们尽量靠拢，用眼睛观察各光学器件是否与箭矢物AB的中间点等高共轴。等高调节：升降调节各光学器件与箭矢物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箭矢物AB位于光其座中心轴线上，再调节各光学器件表面与光
8、兵座中心轴线乖直，粗调完成。2、精调：如图3所示：根据二次成像规律，首先取箭矢物AB到光屏P的距离为DM/,后，两者固定。凸透镜&放在箭矢物AB到光屏P之间的光路中，移动門透镜々
