论薄透镜焦距的测定 实验论文

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1、论薄透镜焦距的测定方法摘要：大学物理实验中对于薄透镜焦距的测定方法有好几种，在做完这个实验后发觉这几种方法各有优缺点，我就对这个问题进行了查找资料、理论分析以及实验验证。本文就凹透镜的焦距测定的物距像距法、两次成像法和自准值法进行了实验研究及结果分析，讨论了这几种测定方法的优缺点。关键词：焦距物距像距法两次成像法自准值法一、对这几种方法进行理论分析1.物距像距法实验的实物作为光源（发光物体），发散的光经会聚透镜后，在一定条件下成像，可用白屏接取实像，通过测定物距和像距，由得可利用公式可求出焦距。下图为光路图：因为这种方法得出的实像是用人眼来观

2、测得到，由于每个人对同一的像有着不同的视觉差，这样实验就会有着一定的误差。各处的距离均从透镜中心量取，同时在物距像距的测量是用精度不高的米尺，同样会对实验造成一定的误差。再次，物距像距在测量的时候是把透镜看成无限薄的，近似地用从透镜光心算起的距离来代替，所以这也存在一定误差。这样看来这种方法能较精准地测焦距。2.两次成像法为了避免因透镜中心位置不易确定而在测量中引进误差，两次成像法是使物体和白屏之间的距离D>4f,会聚透镜置于物体和白屏之间，移动透镜到Ⅰ位置时，白屏上接到清晰放大的实像；移动到Ⅱ的位置时，白屏上接到清晰缩小的实像，d为两个位置

3、Ⅰ、Ⅱ之间的距离。由得可求得薄透镜的焦距，下图为光路图这个方法只要测出d和D即可求出焦距，而且这种方法可以不用考虑透镜的厚度问题，比物距像距法准确度高。误差达到1%左右。3.自准值法在透镜L侧放置一用光源照亮的物屏，使物屏与主光轴垂直，在透镜L另一侧放置一平面镜M移动透镜L使物屏上呈现一个与原物P大小相同的倒立实像，此时物屏与透镜之间的距离就等于透镜的焦距。即f=∣S∣。下图为实验光路图这种方法利用实验装置本身的调节使之产生平行光又通过待测透镜聚焦而直接得到焦距，并且这种方法的实像和虚像可以得到很好的比较，并且只需测量一次距离，所以精度是较准

4、确，该法测量误差在1%～5%之间。对于以上三种的测量方法，两次成像法以及自准值法的精度都较高，所以不能很好地得出哪一种方法好。故分别用这三种方法对同一透镜进行焦距的测量。二、实验比较这三种方法的测量值利用一个标准值的焦距为15cm的透镜进行焦距的测量，使用这三种方法分别对这一透镜进行焦距的测量，然后计算出焦距，与标准值比较算出百分差，得出结论。1.物距像距法测焦距经过实验，得出了以下实验数据单位：cm实验次数物屏位置透镜位置像屏位置物距S像距S'焦距平均△f116.9058.4282.55-41.5224.1315.2615.030.1421

5、6.9039.9882.55-23.0842.5714.97316.9046.8776.46-29.9729.5914.89数据处理：=（f1+f2+f3）/3={（-41.52）×24.13/（-41.52）-24.13+（-23.08）×42.57/（23.08）-42.57+（-29.97）×29.59/（-29.97）-29.59}/3=（15.26+14.97+14.89）/3=15.03（cm）△f1={∣15.26-15.03∣+∣14.97-15.03∣+∣14.89-15.03∣}/3=0.14（cm）f1=±△f=15.0

6、3±0.14（cm）2.两次成像法测焦距单位：cm实验次数物屏位置透镜位置Ⅰ透镜位置Ⅱ像屏位置dD焦距△f118.0044.0254.4880.0010.4662.0015.0615.070.04220.0041.9668.3190.0026.3570.0015.02320.0043.5462.5686.0119.0266.0115.13数据处理：=（f1+f2+f3）/3={（622-10.622）/4×62+（702-26.352）/4×70+（66.012-19.022）/4×66.01}/3=（15.06+15.02+15.13）/3

7、=15.07（cm）△f2={∣15.06-15.07∣+∣15.02-15.07∣+∣15.13-15.07∣}/3=0.04（cm）f2=±△f=15.07±0.04（cm）3.自准法测焦距单位：cm实验次数像屏位置透镜位置焦距△f120.0035.0315.0315.000.02218.0132.9814.97322.0137.0014.99数据处理：=（f1+f2+f3）/3={(35.03-20.00)+(32.98-18.01)+(37.00-22.01)}/3=(15.03+14.97+14.99)/3=15.00(cm)△f3

8、={∣15.03-15.00∣+∣14.97-15.00∣+∣14.99-15.00∣}/3=0.02(cm)f3=±△f=15.00±0.02(cm)经过用这三种