透鏡焦距的測定實驗報告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電 子 科 技 大 學(xué)實 驗 報 告學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)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(xué)時：3學(xué)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(dāng)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

2、距離即為此凸透鏡的焦距。（2）物距像距法如圖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，且實驗過程中保持不變時，移動透鏡L，當(dāng)它距離物為u時

3、，觀察屏上得到一個放大的清晰的像；當(dāng)它距離物為時，觀察屏上得到一個縮小的清晰的像。根據(jù)幾何關(guān)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。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?zāi)康模簻y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(shè)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共

4、軸調(diào)節(jié)參照圖3布置光路，放置物屏和像屏，使其間距，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(fù)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(biāo)和。 圖43物距像距法測焦距如圖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(biāo),重復(fù)測量5次。 4位移法測焦距在共軸調(diào)節(jié)完成之后，保持物屏和像屏的位置

5、不變，并記下它們的坐標(biāo)和，移動透鏡，用左右逼近法確定透鏡的兩次理想位置坐標(biāo)和,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(biāo)（mm）350.0透鏡的位置坐標(biāo)（mm）544.02物距像距法物坐標(biāo)= 350.0 mm 透鏡坐標(biāo)= 686.0 mm測量次數(shù)像屏位置12345左逼近讀數(shù)（mm）1131.01128.01140.01136.01133.6右逼近讀數(shù)（mm）1124.81125.01131.01128.01129.8（mm）1127.91126.51135.51132.01131.7測量結(jié)果用不確定度表示： 上式中，完成不確定度、和計算如下：因為和都只測量了一次，只有非統(tǒng)計不確定度，即是多次測量，其統(tǒng)計不確定度為非統(tǒng)計不確定度為的合成不確定度為 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（mm）（左逼近）（mm）（右逼近）(mm)（左逼近）(mm)（右逼近）1630.0624.2627.1968.2964.2966.2物坐標(biāo)（mm）350.0像坐標(biāo)（mm）1250.0十、實驗結(jié)論：測出了凸透鏡的焦距。十一、總結(jié)及心得體會：只有當(dāng)各光學(xué)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(xí)慣上稱各光學(xué)元件主光軸重合為“共軸”