平行光管法测薄透镜焦距-研究性实验报告

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1、北京航空航天大学基础物理实验研究性报告课题名称平行光管法测薄透镜焦距院系能源与动力工程学院第一作者第二作者第三作者基础物理实验研究性报告15北京航空航天大学基础物理实验研究性报告目录摘要3关键词31.实验目的32.实验原理31)测量凸透镜焦距42)测量凹透镜焦距53.实验仪器54.实验步骤61)等高共轴调节62)测量凸透镜焦距63)测量凹透镜焦距65.数据记录71)测量凸透镜的焦距f172)测量凸透镜的焦距f273)测量凹透镜的焦距f376.数据处理81)测量凸透镜的焦距f182)测量凹透镜的焦距f397.误差分析108.讨论111)对误差来源的进一步分析112)对实验仪器的改进建议123

2、)对教学改革的建议1315北京航空航天大学基础物理实验研究性报告9.实验原始数据14参考文献13摘要透镜是光学仪器中最重要、最基本的元件，一般由玻璃、塑料透明材料制作而成。常用的透镜主要有凸透镜与凹透镜两大类。焦距是反映透镜特性的一个重要参数，因此准确测量透镜的焦距则显得很重要。实验室测量透镜焦距的方法有自准直法、物距像距法、共轭法、平心光管法。本文将利用平行光管法测量两种透镜的焦距，并对实验误差作简单分析，同时还给出了我们对于实验操作经验总结以及仪器改进方面的建议。关键词薄透镜焦距、等高共轴调节、平行光管1.实验目的（1）掌握简单光路的调整方法——等高共轴调整；（2）学习用平行光管法测量

3、凸透镜以及凹透镜焦距；（3）学习消除系统误差或减小随机误差的方法；2.实验原理薄透镜是指透镜的中心厚度d远小于其焦距f（d<

4、透镜，公式中u、v、f均从光心开始算起。下面就来介绍一下平行光管。平行光管是一种能发射平行光束的精密光学仪器，也是装校和调整光学仪器的重要工具之一。它有一个质量优良的准直物镜，其焦距是经过精确测定的。本实验所用的是f550平行光管，其物镜焦距约为550mm（准确数值由厂家提供）。起光学系统主要结构如图1-1所示。1—光源；2—毛玻璃；3—分划板；4—物镜图1-1平行光管光学结构图在平行光管中，利用白炽灯作为光源1，由于灯丝发出的光不是均匀的面光源，因此需要通过毛玻璃2将其转换成面光源照射到分划板上。分划板3置于物镜4的焦平面上，因此，从物镜射出的光为平行光。配用不同的分划板，连同测微目镜头

5、，或显微镜系统，则可以测定透镜组的焦距，鉴别率，及其他成像质量。1)测量凸透镜的焦距本实验利用物像之间的比例关系测量透镜的焦距。实验光路图如图1-2所示。将待测透镜L1置于平行光管物镜前，再将平行光管内的分划板3换成刻有五组刻线对的玻罗分划板（见图1-3），玻罗分划板每对刻线的间距分别是20、10、4、2、1（单位：mm）。从图中的几何关系可以看出待测透镜的焦距f1为f1=y1'y·f0（1.1）15北京航空航天大学基础物理实验研究性报告式中，y是在玻罗分划板上所选刻线对的实际间距；y1'是该刻线对在透镜L1后焦面上所成像的间距；f0是平行光管物镜的焦距；f1是待测凸透镜L1的焦距。图1-

6、2测量凸透镜焦距的光路图图1-3玻罗分划板1)测量凹透镜的焦距本实验的测量原理是将一焦距已知的凸透镜L1与待测凹透镜L3组成伽利略望远系统，实验光路如图1-4所示。将待测凹透镜L3放在两凸透镜L1和L2之间，当调节凹透镜的位置使其后焦点与凸透镜L1的后焦点重合时，凸透镜L1与凹透镜L3便准确地组成伽利略望远镜，它们的出射光再次成为平行光，由几何关系有y''f2=y1'f3（2.1）又根据前述凸透镜焦距的测量原理，可知凸透镜L2的焦距f2满足f2=y2'y·f0（2.2）于是由式（1.1）和式（2.2）得f3=y1'y2'yy''·f0或f3=y2'y''·f1（2.3）式中，y2'是玻罗分

7、划板上某刻线对经凸透镜L2成像后的间距；y''是该刻线对经L1、L2、L3透镜组成像后得到的间距；f1是凸透镜L1的焦距。15北京航空航天大学基础物理实验研究性报告图1-4测量凹透镜焦距的光路图3.实验仪器光具座、凸透镜（X2）、凹透镜、光源、屏、平行光管（含十字叉丝、玻罗分划板）、测微目镜、半导体激光器。4.实验步骤1)等高共轴调节本实验中各元件的等高共轴调节极为重要，特别是测量凹透镜焦距时，若共轴调节不准，就可能观察