薄透镜教距的测定及像差的观察

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1、广东第二师范学院学生实验报告院（系）名称物理与信息工程系专业名称姓名学号实验课程名称实验项目名称普通物理实验薄透镜焦距的测定及像差的观察实验时间2016年4月30日实验地点物理实验室实验成绩指导老师签名内容包含：实验目的、实验使川仪器与材料、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果与分析、实验心得【实验日的】：1、了解透镜成像的原理及成像规律；2、学会光学系统共轴调节，了解视差原理的实际应用；3、学握薄透镜焦距的测量方法，会用左、右逼近法确定像最清晰的位置，测量凸透镜的焦距；4、学习几种常用的测量薄透镜

2、焦距的方法（自准宜法、物距像距法和贝塞尔法等）。【实验原理简述】：薄透镜是指其号度比两球而的曲率半径小得多的透镜。透镜分为两大类：一类是凸透镜（也称为正透镜或会聚透镜），对光线起会聚作用。焦距越短,会聚本领越人。另一类是凹透镜（也称负透镜或发散透镜）,对光线起发散作用。焦距越短，发散本领越大。在近轴光束（靠近光轴并且与光轴的焦距很小的光线）的条件下，薄透镜（包括凸、凹透镜）的成像公式为:式中：U为物距；V为像距；/为像方焦距。它的正、负规定为：实物、实像时，U、U为正；虚物、虚像时，U为正，V为负；凸透镜/为正，凹透镜/为

3、负。（2）自准直法从（1）式可知，当像跖2=00时，U=f,即当物体上各点发出的光经透镜后，变为不同方向的平行光时，物距即为透镜的像方焦距。该方法利用实验装置木身产生平行光，故为口准直法，见下图。（2）物像发光路如上图所示，测出物距和像距后，代入透镜成像公式即可算岀凸透镜的焦距。物距像距法（3）贝塞尔法当物AB与像屏的间距D>4/时，透镜在D间移动可在屏上两次成像，如下图所示，一次成放人的像，另一次成缩小的像。I■■・・・・・d1=—绚D—U、f1111=—W]+dD—_df山上两式右边相等得：Wi—位移法成像光路图由公式

4、（1）与图中的儿何关系可得：12将（5）式代入（3）式得：—£>2_〃2_（D+d）（D_d）'一4D一40式中：为物与像屏的间距；为透镜移动的距离。【实验使用仪器与材料】：序号仪器名称数量基木参数1带标尺的光具座12凸透镜13光源14平而反而镜15滤光片16物屏11【实验步骤】：所谓“共轴”，是指各光学元件（如光源、物、透镜等）的主光轴重合。由于在光具光具座上进行，所以须使光轴平行于光具座导轨的刻度线。具体调节分两步进行：a.粗调。将安置于光具屎上的各光学元件靠拢在一起，用眼观察，并调节它们的中心使它们处在同一高度，且连

5、线（光轴）平行于导轨。b.细调。将各光学元件按实验要求移开，利用透镜成像规律进一步调整，移动透镜及屏时，将人小不同的像生成在不同的位置。若这些人小不等的像的屮心在屏上的位置重合，则说明系统已共轴；若在移动透镜的过程小，像的屮心位置不重合，则应调节透镜的高低或左右位宜。凸透镜焦距的测定1、自准直法1）固定物屏；2）移动凸透镜，并绕铅直轴略转动靠近透镜的平而镜，看到物屏上一个移动的像，用“左右逼近法”移动透镜使其成清晰的倒立实像于物平面上。2、物距像距法1）先川粗略估计法测量待测凸透镜焦距，然后将物屏和像屏放在光具座上，使它们

6、的距离略大于、小于、约等于粗测焦距值的2倍，在两屏Z间放入透镜，调节物屏、透镜和像屏共轴，并与主光轴垂直，记录物屏、像屏位置。2）用“左右逼近法”移动透镜找出其成清晰倒立实像的范围坐标位置兀左与x右,重复测五次。（X始为物屏的坐标位置,s'=V=X右・x左，S=u=x左・x始）3、贝塞尔法1）,固定屏的位置不动，用“左右逼近法”移动透镜测成放大像时透镜的坐标位置勺与x右及成小像吋的朋标位置X左与兀右，重复测五次。（X0为物屏的朋标位置，X末为像屏的他标位置,L=x末・x始,d=x右-x左【实验中注意事项】：在测量凹透镜的焦

7、距时，测得的数据误差往往较大，原因主要有4个方面：共轴没有调节好；选凸透镜成的小像作为物；选择物距值没有尽可能的人；没有认真判断像的清晰位置。1、不能用手摸透镜的光学面。2、透镜不用时，应将其放在光具座的另一端，不能放在桌面上，避免摔坏。3、区分物光经凸透镜内表面和平而镜反射示所成的像，前者不随平血镜转动而后者移动。4、由于人眼对成像的清晰度分辨能力有限，所以观察到的像在一•定范围内都清晰，加Z其他因素的影响，清晰成像位置会偏离真实像。为使两者接近，减小误差，记录数值吋应使用左右逼近的方法°5、物距像距法测凹透镜焦距时不能

8、找到像最清晰的位置，町能是：（1）辅助凸透镜产生的像是放大的实像。⑵辅助凸透镜与物的距离远人于凸透镜的二倍焦距。【实验整理数据与归纳】：1.物距、像距法第一组数据XfeSXS，Xf1-253516.55：.59.940210-203019.549.59.873310-152529549.886第二组数据