透鏡焦距的測定實驗報告

1、電子科技大學實驗報告學生姓名：學 號：指導教師：實驗地點：科技實驗大樓104室實驗時間:一、實驗室名稱：透鏡焦距的測定二、實驗項目名稱：透鏡焦距的測定三、實驗學時：3學時四、實驗原理：1 .測凸透鏡的焦距(1)自準直法如圖1所示，用屏上“1”字矢孔屏作為發(fā)光物。在凸透鏡的另一邊放置一平面反射 鏡，光線通過凸透鏡后經(jīng)平面反射鏡返回孔屏上。移動透鏡位置可以改變物距的大小，當 物距正好是透鏡的焦距時，物上任意一點發(fā)出的光線經(jīng)透鏡折射后成為平行光，經(jīng)平面鏡 反射后，再經(jīng)透鏡折射回到矢孔屏上。這時在矢孔屏上看到一個與原物大小相等的倒立實 像。這時物屏到凸透鏡光心的距離即為此凸透鏡的焦距。(2)物距像距法

2、如圖2所示，用屏上“1”字矢孔作為發(fā)光物，經(jīng)過凸透鏡折射后成像在另一側(cè)的觀 察屏上。在實驗中測得物距u和像距v,則凸透鏡的焦距為用自準直法和物距像距法測凸透鏡焦距時，都必須考慮如何確定光心的位置。光線從各個方向通過凸透鏡中的一點而不改變方向，這點就是該凸透鏡的光心。凸透鏡的光心一 般與它的幾何中心不重合，因而光心的位置不易確定，所以上述兩種方法用來測定凸透鏡 焦距是不夠準確的，誤差約為1.0%5.0% 。圖1自準直法測焦距圖2 物距像距法測焦距（3）位移法如圖3所示，若取光矢孔物屏與觀察屏之間的距離 D a4f，且實驗過程中保持不變時，移動透鏡L,當它距離物為u時，觀察屏上得到一個放大的清晰的

3、像； 當它距離物為U時, 觀察屏上得到一個縮小的清晰的像。根據(jù)幾何關系和光的可逆性原理，得代入式（3-20-2 ）得圖3 位移法測焦距從上式可知，只要測得物屏與觀察屏之間的距離 D和兩次成像透鏡之間的距離d,即可求 出凸透鏡的焦距f。這種方法把焦距的測量歸結(jié)于對可以精確測定的量 D和d的測量，避 免了確定凸透鏡光心位置不準帶來的困難。五、實驗目的：測凸薄透鏡焦距。六、實驗內(nèi)容：1 .共軸調(diào)節(jié)。2 .用自準直法測凸透鏡的焦距。3 .用物距像距法測凸透鏡的焦距。4 .用位移法測凸透鏡的焦距。七、實驗器材（設備、元器件）：光具座，光源，透鏡架，1字矢孔屏，觀察屏，凸透鏡，凹透鏡;八、實驗步驟:1 .

4、共軸調(diào)節(jié)參照圖3布置光路，放置物屏和像屏，使其間距D >4 f ,移動透鏡并對它進行高低、左右調(diào)節(jié)，使兩次所成的像的頂部(或底部)之中心重合，需反復進行數(shù)次調(diào)節(jié)，方能達到要求。2 .自準直法測焦距如圖1布置光路，調(diào)透鏡的位置，高低左右等，使其對物成與物同樣大小的實像于物的下方，記下物屏和透鏡的位置坐標x0和xL3 .物距一一像距法測焦距如圖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,移動像屏使成像清晰，調(diào)透鏡的高度，使物和像的中點等高，左右調(diào)節(jié)透鏡和物屏，使物與像中點 連線與光具座的軸線平行，用左右逼近法確定成理想像時，讀像屏的坐標，重復測量5次。4 .位移法測焦距在

5、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X0和為，移動透鏡，用左右逼近法確定透鏡的兩次理想位置坐標 xL1和XL2,測量5次。九、實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果分析：1 .自準直法物(像)位置坐標x0 (mm )350.0透鏡的位置坐標xL (mm)544.02.物距一一像距法mm物坐標xo= 350.0 mm 透鏡坐標xl= 686.0測量次數(shù)像屏位置12345左逼近讀數(shù)xj (mm )1131.01128.01140.01136.01133.6右逼近讀數(shù)x(mm )1124.81125.01131.01128.01129.81 .,，* /、xi =2(x, +x。 (mm )1127

6、.91126.51135.51132.01131.7測量結(jié)果用不確定度表示：上式中，完成不確定度 Cx0、仃 xL 和tTxi計算如下：因為X。和都只測量了一次，只有非統(tǒng)計不確定度，即Xi是多次測量，其統(tǒng)計不確定度為非統(tǒng)計不確定度為Xi的合成不確定度為3.位移法按下表記錄數(shù)據(jù):測量次數(shù)透鏡第一位置透鏡第二位置x：1 (mm )(左逼近)xL1 (mm )(右逼近)xL2 (mm)(左逼近)xL2 (mm)(右逼近)1630.0624.2627.1968.2964.2966.2物坐標x0 (mm )350.0像坐標xi (mm )1250.0十、實驗結(jié)論:測出了凸透鏡的焦距。卜一、總結(jié)及心得體會:只有當各光學元件，如光源、發(fā)光物（矢孔屏）、透鏡等的主光軸重合時，薄透鏡成像公式在近軸光線的條件下才能成立。習慣上