实验六薄透镜焦距的测量

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1、实验六：薄透镜焦距的测定一、实验内容1.对简单光学系统进行共轴调节2.川自准直法测量薄凸透镜的焦距3.用位移法测量薄凸透镜的焦距4.用物距-像距法测量薄凸透镜的焦距5.川物距■像距法测凹透镜的焦距二、观测依据1.H准肓法测薄凸透镜的焦距根据焦平面的定义，川右图所示的光路，可方便地测出凸透镜的焦距f=lx,-x0I2.物距——像距法测凸透镜焦距在傍轴光线成像的情况下，成像规律满足高斯公式7=石-心（X0

2、法测透镜焦距（亦称共辘法、二次成像法）如右图所示，当物像间距D大于4倍焦距即D>4/时，透镜在两个位置上均能对给定物成理想像于给定的像平面上。两次应川高斯公式并以儿何关系和坐标代入，则得到~7_D__十_（兀一兀,）2—（X/2—兀/1）2~4D~4也-兀X。和Xi取值不变（収整数），X"和XL2各取一组测量平均值。在上图中：L1为凸透镜，L2为凹透镜，凹透镜坐标位置为Xl，F1为凸透镜的焦点，F2为凹透镜的焦点，AB为光源，A1B1为没有放登凹透镜时市凸透镜聚焦成的实像，同时也是放遥凹透镜后凹透镜的虚物，坐标位置为X。，A2B2为凹透镜所成的实像，处

3、标位置为Xj。对凹透镜成像,虚物距u=XL-X0,应取负值（xl

4、点等高；左右调节透镜和物屏，使物与像中点连线与光具座的轴线平行；用左右逼近法确定成理想像时，读像屏的坐标。重复测量5次。3.用位移法进行共轴调节参照图3布置光路，放置物屏和像屏，使其间距D>4/,移动透镜并对它进行高低、左右调节，使两次所成的像的顶部（或底部）Z中心更合，需反复进行数次调节，方能达到共轴要求。4.位移法测焦距在共轴调节完成之后，保持物屏和像屏的位置不变，并记下它们的处标％和右，移动透镜，用左右逼近法确定透镜的两次理想位置坐标兀和立2。测量5次。5.用物距——像距法测量凹透镜的焦距，要求测三次。四、数据记录和处理I.自准直法物和像的位置坐

5、标心（mm）透镜的位置处标xL（mm）2.物距一一像距法物坐标x0=mm透镜坐标xL=mm治的测量平均值为mm测量次数i12345左逼近读数X；(mm)右逼近读数斗(mm)1,”X.=—(X.+X.)1211(mm)测址结果用不确定度表不:7=(x0

6、Wx,=A仪/語X；是多次测量量，其统计A类不确定度为(测量次数k为5次)非统计B类不确定度为11xi=仪/V3式中的A仪是光具座上米尺的仪器误差。这里说明一点，在分析心、心和xL的非统计不确定度时，除了仪器谋差引起的不确定度外，为简单起见，我们把仪器课差取为△仪=lmm(按规定米尺应为0.5mm)就不再计算读数引起的不确定度了。旺的合成不确定度为：铁=局+心这样计算出來的焦距f不确定度的置信概率为68.3%o3.位移法测量薄凸透镜的焦距物坐标x0=(mm)像坐标Xj=(mm)测量次数透镜第一位置X「(aim)透镜第二位置X/(mm)左逼近读数右逼近读

7、数平均读数左逼近读数右逼近读数平均读数12345Xli五次平均值(mm)X

8、2五次平均值(mm)数据处理只要计算出凸透镜焦距f的平均值就可以了。4.用物距-像距法测凹透镜的焦距I叫透镜12他标xL=(min)测量次数凹透镜虚物位置X。:mm)凹透镜实像位直Xi(mm)左逼近读数右逼近读数平均读数左逼近读数右逼近读数平均读数123X。三次平均值(mm)人三次平均值(mm)数据处理只要计算出凹透镜焦距f的平均值就可以了。五、注意事项1.物屏应紧靠光源。2.自准直法测焦距时，平面反射镜距物屏授好不要超过35厘米。3.用位移法测焦距时，人、小像不要相差太悬殊。

9、2012年4月26LI