薄透鏡焦距的測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告(共7頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上南昌大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課程名稱(chēng)： 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)： 透鏡焦距測(cè)量與光學(xué)設(shè)計(jì) 學(xué)院： 信息工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電子信息工程152班 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： 609 座位號(hào)： 15號(hào) 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 第1周星期三下午15.45點(diǎn)開(kāi)始 一、實(shí)驗(yàn)綜述1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙螅?）了解對(duì)簡(jiǎn)單光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行共軸調(diào)節(jié)（2）學(xué)會(huì)用自準(zhǔn)直法測(cè)量薄凸透鏡的焦距（3）學(xué)會(huì)用位移法測(cè)量薄凸透鏡的焦距（4）學(xué)會(huì)用物距-像距法測(cè)量薄凸透鏡的焦距（5）學(xué)會(huì)用物距-像距法測(cè)凹透鏡的焦距2、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備或軟件光具座，凸透鏡，凹透鏡，光源，物屏，平面反射鏡，水平尺和濾光片等二、實(shí)驗(yàn)過(guò)程（實(shí)驗(yàn)步驟

2、、記錄、數(shù)據(jù)、分析）（1）觀測(cè)依據(jù)1自準(zhǔn)直法測(cè)薄凸透鏡的焦距根據(jù)焦平面的定義，用右圖所示的光路，可方便地測(cè)出凸透鏡的焦距 f = | xl - x0 |2物距像距法測(cè)凸透鏡焦距在傍軸光線成像的情況下，成像規(guī)律滿足高斯公式 如圖所示，式中u和v分別為物距和像距，f為凸透鏡焦距，對(duì)f求解，并以坐標(biāo)代入則有= (xoxLxi)xo和xL取值不變(取整數(shù))，xi取一組測(cè)量平均值。3位移法測(cè)透鏡焦距 (亦稱(chēng)共軛法、二次成像法)如右圖所示，當(dāng)物像間距 D 大于 4 倍焦距即D > 4 f 時(shí)，透鏡在兩個(gè)位置上均能對(duì)給定物成理 想像于給定的像平面上。兩次應(yīng)用高斯公式并以幾何關(guān)系和坐標(biāo)代入，則得到xo和

3、xi取值不變(取整數(shù))，xL1和xL2各取一組測(cè)量平均值。4用物距-像距法測(cè)凹透鏡的焦距BF1XiXoXLA1A2A1A2B1F2AL1L2B!B2在上圖中：L1為凸透鏡，L2為凹透鏡，凹透鏡坐標(biāo)位置為XL，F(xiàn)1為凸透鏡的焦點(diǎn)，F(xiàn)2為凹透鏡的焦點(diǎn)，AB為光源，A1B1為沒(méi)有放置凹透鏡時(shí)由凸透鏡聚焦成的實(shí)像，同時(shí)也是放置凹透鏡后凹透鏡的虛物，坐標(biāo)位置為XO，A2B2為凹透鏡所成的實(shí)像，坐標(biāo)位置為X i。對(duì)凹透鏡成像，虛物距u=XL-Xo，應(yīng)取負(fù)值(xLxo)；實(shí)像距v=Xi-XL為正值(xLxi)；則凹透鏡焦距f2為：0 (凹透鏡焦距為負(fù)值!)xL取值不變，xo和xi各取一組測(cè)量平均值。（2）實(shí)

4、驗(yàn)步驟：1自準(zhǔn)直法測(cè)凸透鏡焦距如圖1布置光路，調(diào)透鏡的位置，高低左右等，使其對(duì)物成與物同樣大小的實(shí)像于物的下方，記下物屏和透鏡的位置坐標(biāo) x0 和 x L 。2物距像距法測(cè)凸透鏡焦距如圖2布置光路，固定物和透鏡的位置，使它們之間的距離約為焦距的 2 倍；移動(dòng)像屏使成像清晰； 調(diào)透鏡的高度，使物和像的中點(diǎn)等高；左右調(diào)節(jié)透鏡和物屏，使物與像中點(diǎn)連線與光具座的軸線平行；用左右逼近法確定成理想像時(shí)，讀像屏的坐標(biāo)。重復(fù)測(cè)量 5 次。3用位移法進(jìn)行共軸調(diào)節(jié)參照?qǐng)D3布置光路，放置物屏和像屏，使其間距 D > 4 f ，移動(dòng)透鏡并對(duì)它進(jìn)行高低、 左右調(diào)節(jié)，使兩次所成的像的頂部（或底部）之中心重合，需反復(fù)

5、進(jìn)行數(shù)次調(diào)節(jié)，方能達(dá)到共軸要求。4位移法測(cè)焦距在共軸調(diào)節(jié)完成之后，保持物屏和像屏的位置不變，并記下它們的坐標(biāo) x0 和xi ，移動(dòng)透鏡，用左右逼近法確定透鏡的兩次理想位置坐標(biāo) x L1 和 x L 2 。測(cè)量5次。5用物距像距法測(cè)量凹透鏡的焦距，要求測(cè)三次。6組裝顯微鏡并測(cè)其放大率。數(shù)據(jù)記錄和處理1自準(zhǔn)直法物和像的位置坐標(biāo) x0 （mm）134.00透鏡的位置坐標(biāo) x L （mm）113.60 根據(jù)公式：f = | xl - x0 |=1952物距像距法物坐標(biāo) x0 =134.00mm 透鏡坐標(biāo) x L = 125.20 mm xi的測(cè)量平均值為 118.20 mm專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)測(cè)量結(jié)果用不

6、確定度表示： =195.7 (xoxLxi)上式中，xo，xL，xi是直接測(cè)量量，f是間接測(cè)量量，合成不確定度傳遞公式為：直接測(cè)量量xo，xL，xi的合成不確定度 s x0 、 s xL 和 s xi 計(jì)算如下：因?yàn)?x0 和 x L 都只測(cè)量了一次，只有非統(tǒng)計(jì)不確定度，即s x0 =s xL =u x0 = u xL = D 儀=0.58xi 是多次測(cè)量量，其統(tǒng)計(jì)A類(lèi)不確定度為 =0.23 (測(cè)量次數(shù)k為5次)非統(tǒng)計(jì)B類(lèi)不確定度為uxi = D 儀=0.58式中的 D 儀 是光具座上米尺的儀器誤差。這里說(shuō)明一點(diǎn)，在分析 x0 、 xi 和 x L 的非統(tǒng)計(jì)不確定度時(shí)，除了儀器誤差引起的不確定

7、度外，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們把儀器誤差取為儀 =1mm（按規(guī)定米尺應(yīng)為 0.5mm），就不再計(jì)算讀數(shù)引起的不確定度了。xi 的合成不確定度為： =0.62 這樣計(jì)算出來(lái)的焦距f不確定度的置信概率為68.3%。根據(jù)公式計(jì)算出 f=1.65所以用不確定值表示為：f=195.17+1.65(mm) 3共軛法測(cè)量薄凸透鏡的焦距物坐標(biāo) x0 = 134.00 (mm） 像坐標(biāo) xi = 101.40 (mm） 數(shù)據(jù)處理只要計(jì)算出凹透鏡焦距 f 的平均值就可以了。根據(jù)公式得f的平均值為：=mm4用物距-像距法測(cè)凹透鏡的焦距凹透鏡L2坐標(biāo) xL = 134.00 (mm） 數(shù)據(jù)處理只要計(jì)算出凹透鏡焦距 f 的平均值就可以了。根據(jù)公式得：=432.00三、結(jié)論1、實(shí)驗(yàn)結(jié)果（1）用自準(zhǔn)值法測(cè)得凸透鏡的焦距為：（2）物距像距法測(cè)得凸透鏡的焦距為：用不確定值表示為：f= (mm)（3）位移法測(cè)量薄凸透鏡的焦距為：（4）用物距-像距法測(cè)凹透鏡的焦距為：2、分析討