七、测定凸透镜焦距

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1、七、测定凸透镜焦距【重点知识提示】1．实验目的、原理本实验的实验目的是学会用平行光聚焦法、公式法和共轭成像法进行凸透镜焦距的测定。实验的原理分三个部分：(1)平行光聚法：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于焦点，可利用太阳光(或平行光管)作为平行光束，沿主光轴方向射向凸透镜，利用光屏作为屏，反复移动透镜，当屏上出现最小光斑时，凸透镜与屏之间的距离为透镜的焦盱-_愆酉鎏羹童受鋈》(2)公式法：当物距大于焦距时，物体经透镜可成清晰的实像，测出物距u和像距v，用成像公式可计算出透镜焦距f。(3)共轭成像法：当物、屏间的距离L大于四倍焦距时，保证条件

2、，在物、屏间移动透镜时，可以使屏上先后得到一个放大实像和一个缩小实像，测出物、屏之间距离以及两次成像时透镜移动的距离d，代人公式，可计算出焦距.2．实验器材带刻度的光具座，凸透镜，小灯泡(或蜡烛，光屏、低压电源)3．实验步骤与器材调整(1)用太阳光(或平行光管)粗测凸透镜的焦距f。(2)将小灯泡(或蜡烛)、凸透镜和光屏依次安装在光具座上，调整它们的高度，使它们的中心在一条直线上而且共轴。(3)接通电源(或点燃蜡烛)，移动透镜，使光屏上出现灯丝(或蜡烛)清晰的像。(4)测量出物距和像距，并记录数据。(5)改变物距和像距，重复做几次。(6)由公式计

3、算出每次的焦距f，最后求平均值得。(7)调节物屏间距L，使L>4f，并保持L不变同时记下L。(8)将凸透镜从小删或㈣附近向光屏移动，移动过程中会发现屏上先后出现小灯泡(或蜡烛)所成的放大的像及缩小的像，分别记下两次成像时透镜的位置。(9)测出两次所记下的透镜的位置间距离矗，用公式计算出f。(10)改变L的大小重做几次，求出每次的f，并计算出平均值。4．注意事项(1)安装物体、透镜、光屏时，要调整好它们的高度，必须使三者的中心在同一高度，保证三者共轴。(2)在寻找物体的清晰实像时，应反复移动透镜直到出现在屏上的像最清晰为止。(3)实验时，屏上所成

4、实像的大小要适当，一般选择甜在1．5f～3f之间，像太大或太小不易判断它的清晰程度。(4)因u、v的确定存在较大的误差，所以在f的测量上应重复多次而求其平均值。(5)在共轭成像法中，必须保证L>4f且每次测量中L保持不变，只能移动透镜。(6)利用有刻度的光具座进行读数时，应读至mm为止。5．数据处理与误差分析(1)在共轭成像法测焦距时，为减小实验误差，应多次测量f求平均值，而每一次测量厂，均应改变L，相应的d也随之改变，且L、d的读数要准确。(2)在共轭成像法测焦距时，L的大小应适当，一般取4．5f～6f之间，太大或太小容易造成成像的清晰程度的

5、判断有差错，影响d的测量。(3)用公式法测焦距f时，也可以多次测量u、v的值，作图线，用图象法求f。【典型范例导析】【例1】如图3-94所示，一光源位于金属圆筒内部轴线上的A点，与筒B端的距离为d，d无法直接测量，另有凸透镜、光屏、米尺及带支架的光具座，现用这些器材测量d，为此，先将圆筒、凸透镜、光屏依次放在光具座支架上，令圆筒轴线与透镜主光轴重合，屏与光源的距离足够远，使得移动透镜时，可在屏上两次出现光源的像，将圆筒及光屏的位置固定，由光路的可逆性可知，第一次成像的像距等于第二次成像的物距，然后进行以下的测量：________________

6、_____________________________________________________。用测得的物理量可得d=_____________________________________________________。解析本题的答案为移动透镜，当屏上得到光源清晰的像时，测量像距v，继续移动透镜，当屏上得到光源的另一个清晰的像时，测得端面B与透镜的距离l：d=v一l。点评本题应用共轭成像法进行测量，一个很重要的信息来源于题设条件，因此，可借助于该条件得到v=d+l→d=v-l，而v和l可以直接测量。【例2】某同学用共轭成像法测

7、凸透镜的焦距，他采取的实验步骤是：A．用太阳光聚焦法粗测焦距f；B．从光具座上读出蜡烛到光屏的距离L，使L>4f，并将它们固定；C．使凸透镜从蜡烛附近向屏移动，光屏上出现一次蜡烛清晰的像，记下透镜位置；D．再向远离蜡烛的方向移动透镜，同时移动光屏，使光屏上再次出现蜡烛清晰的像，记下两次成像的透镜间的距离d；E．应用公式计算出凸透镜的焦距f；F．改变L的大小重做3次，取f的平均值。这个同学在实验前，漏了一个调整步骤，这个步骤是_____。这位同学在进行实验操作中，步骤_______(填序号)有错误，应改为______。解析这位同学遗漏的调整步骤是

8、：调整蜡烛、光屏及透镜的高度，使它们共轴。步骤D有错误，应改为：保持光屏位置不动而移动透镜，直到光屏第二次成清晰像点评本题主要是考察本实验的操作程序及