薄透鏡焦距的測定

薄透鏡焦距的測定光學實驗實驗目的1、掌握光具座（光學平臺）的使用方法，學會調(diào)節(jié)光學系統(tǒng)，使之共軸。2、掌握薄透鏡焦距的常用測定方法。實驗儀器光學平臺，發(fā)散透鏡（f=-10cm），會聚透鏡(f=19cm)，像屛,平面反射鏡，光源，物屏，支架如圖所示，在近軸光線的條件下，薄透鏡成像的高斯公式為：則焦距為：

其中f′為像方焦距；s′為像距；s為物距。各線距均從薄透鏡中心(光心)量起，與光線進行方向一致為正，反之為負。

（1）（2）注意:測得量須添加符號，求得量則根據(jù)求得結(jié)果中的符號判斷其物理意義。

圖1薄透鏡成像實驗原理各光學元件同軸等高的調(diào)節(jié)將光源、物屏、待測透鏡和像屏依次放在光學平臺上，進行各光學元件同軸等高的粗調(diào)和細調(diào)。粗調(diào)：用三角板輔助調(diào)整各元件的中心大致在與光學平臺平行的同一條直線上，并使物平面，像屏平面和透鏡面相互平行且垂直光學平臺。細調(diào)：利用共軛法調(diào)整，固定物屏和像屏的位置，使D>4f，在物屏與像屏間移動凸透鏡，可得一大一小兩次成像。若兩個像的中心重合，即表示已經(jīng)共軸；若不重合，可先在小像中心作一記號，調(diào)節(jié)透鏡高度，使大像的中心趨向小像中心（大像追小像）。如此反復調(diào)節(jié)透鏡高度，直至大像的中心和小像中心完全重合。多透鏡系統(tǒng),在物與單個凸透鏡共軸后依次增加待調(diào)透鏡，調(diào)節(jié)新增透鏡的高低左右使物的像仍在原處（在軸上）即可。1、物距像距法測凸透鏡焦距先粗略估計測量待測凸透鏡焦距，使物和像屏之間的距離略大于粗測焦距值的4倍，移動透鏡，直到在像屏上看到清晰的像為止，記錄物距s與像距s′，由高斯公式求出焦距f′。薄透鏡焦距的測量實驗內(nèi)容與步驟2、二次成像法（貝塞耳法）運用物象的共軛對稱性質(zhì)，得到貝塞耳公式：毋須考慮透鏡本身的厚度，因此較準確條件：

（3）①固定物屏與像屏之間的距離D,并測量D。②將透鏡從靠近物屏往像屏方向移動，使屏上得到清晰的大像，記錄透鏡的位置1。移動透鏡至另一位置，使屏上得到清晰的小像再記錄透鏡的位置2，從而算出d，并由貝塞耳公式求出f′。3、自準直法測凸透鏡焦距注意區(qū)分物光經(jīng)凸透鏡內(nèi)表面和平面鏡反射后所成的像，前者不隨平面鏡轉(zhuǎn)動而移動4、由輔助透鏡成像求凹透鏡的焦距先使物AB發(fā)出的光線經(jīng)凸透鏡L１(輔助透鏡)后形成一實像A′B′，然后在L１和A′B′之間放入待測凹透鏡L２，就能使虛物A′B′產(chǎn)生一實像A″B″。分別測出L2２到A′B′和A″B″之間距離s２、s２′，根據(jù)下面公式即可求出L２的像方焦距f２′。圖4

①按上圖所示，調(diào)節(jié)各元件等高共軸.②暫不放入凹透鏡，移動凸透鏡L１，使像屏上出現(xiàn)清晰的、倒立的小像A′B′，記下A′B′的位置。③保持凸透鏡L１的位置不變，在L１與像屏之間放入凹透鏡L２，往后移動像屏，使屏上重新得到清晰的、倒立的、放大的實像A″B″。④記錄凹透鏡L２的位置和A″B″的位置，算出物距s和像距s′，代入公式求出f′。4、由輔助透鏡成像求凹透鏡的焦距景深這兩個成清晰象的屏的位置之差稱為景深。

景深:景深可作為像距的不確定度范圍;為了景深盡量?。ㄐ∮?mm），測量時應使像為縮小像.在利用公式計算焦距之前要先判斷物距,像距的符號.

數(shù)據(jù)處理要求:

數(shù)據(jù)處理要求導出高斯公式,貝塞耳公式的誤差傳遞公式,并計算每一種方法測量薄透鏡的焦距的實驗結(jié)果的不確定度,正確表示實驗結(jié)果。實驗思考題1．畫出自準直（視