實驗一 薄透鏡焦距的測定

1、實驗一薄透鏡焦距的測定實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康模睂W(xué)會調(diào)節(jié)光學(xué)系統(tǒng)使之共軸。２掌握測量薄會聚透鏡和發(fā)散透鏡焦距的方法。３驗證透鏡成像公式，并從感性上了解透鏡成像公式的近似性。實驗儀器實驗儀器型光具座，底座及支架，薄凸透鏡，薄凹透鏡，平面鏡，物屏（可調(diào)狹逢組、有透光箭頭1－CXJ的鐵皮屏或一字針組），像屏（白色，有散射光的作用）。重點難點重點難點：1、按實驗操作規(guī)程規(guī)范操作。2、動手操作能力培養(yǎng)。德育滲透德育滲透：1、培養(yǎng)學(xué)生愛護儀器，保護國家財產(chǎn)

2、的意識。2、培養(yǎng)學(xué)生互相幫助，團結(jié)協(xié)作的精神教學(xué)方法教學(xué)方法1、講授法。2、演示法。3、學(xué)生分組實驗法布置作業(yè)布置作業(yè)：1、數(shù)據(jù)處理。2、誤差分析3、獨立完成實驗報告。4、預(yù)習(xí)下一個實驗實驗原理實驗原理１共軛法測量凸透鏡焦距利用凸透鏡物、像共軛對稱成像的性質(zhì)測量凸透鏡焦距的方法，叫共軛法。所謂“物象共軛對稱”是指物與像的位置可以互移，如圖5－1—1（）所示。其中（）圖中處于物點aa的物體經(jīng)凸透鏡在像點處成像P，這時物距為，像距為。若把物

3、點移到圖5－1—1（0sQLpuv0s）中的點，那么該物體經(jīng)同一凸透鏡ap成像于原來的物點，即像點將移到圖Lp5－1—1（）中的點。于是，圖a0s5－1—１（）中的物距和像距分別buv是圖5－1—1（）中的像距和物距，avu即物距，像距。這就是“物vu?uv?像共軛對稱”。設(shè)（物屏和像屏之間的距離為）。Dvuvu????QPD根據(jù)上面的共扼法，如果物與像的位置不調(diào)換，那么，物放在處，凸透鏡L放在處，所成0S1X一倒立放大實像在處；將物不

4、動，凸透鏡放在處，所成倒立縮小的實像也在處，如圖p2Xp5－1－2所示。由圖可知，或。于是可得方程組duu??duv??0sLOQuvPpF）（——圖a115)(1b－１—圖５LpPQ0Souv?vu?。111fvuuvdvuD??????重復(fù)上述步驟五次，共得四組數(shù)據(jù)，用（5—１—１）式計算出每組的值，求出的平均值。ff２自準(zhǔn)直法測量凸透鏡焦距（１）按圖5—1—3所示，在光具座上放置狹縫光源、平面鏡，并使它們之間的距離比所測PM凸透鏡

5、的焦距大。在物屏和平面鏡之間放上被測量的凸透鏡。PML（２）適當(dāng)調(diào)節(jié)光路，使物屏發(fā)出的光通過透鏡后，由平面鏡再反射回去，并再次通過透PLM鏡射向物屏。P（３）在光具座上，前后移動凸透鏡，使物屏上產(chǎn)生倒立、等大、清晰的實像，當(dāng)共軸很好時，物與像完全重合，用紙片遮住平面鏡，清晰的像應(yīng)該消失。記下凸透鏡在導(dǎo)軌上的位置。l重復(fù)步驟（3）五次，記錄物及透鏡所在的位置，計算出的平均值。PLf３用物距與像距法測量凹透鏡焦距（１）按圖5—１－４固定物屏

6、的位置于處，并在其后的導(dǎo)軌上放置一凸透鏡，使像屏上成0S1L一倒立縮小的實像。記下像屏位置。（通過凸透鏡也可成一個倒立放大的實像，但所成的縮小P1p0s實像亮度、清晰度高，易準(zhǔn)確定位；另外，由于光具座尺寸的限制，所以，實驗中只能成縮小的實像。）（２）移動像屏的位置，重復(fù)（1）步驟五次，將測量6次所得的位置填入自擬的表格中。1p（３）在凸透鏡與像屏之間放上凹透鏡，的位置應(yīng)靠近一些，此時上倒立縮小的1LP2L2L1pP實像可能模糊不清，可將

7、像屏向后移動，直至在處又出現(xiàn)清晰的像。重復(fù)找出、的位置六次，2p2p2L填入自擬的表中。（4）利用高斯公式計算出凹透鏡的焦距。（高斯公式具體用到這里、均為負值，若大，ufu也大；，）vfv???v思考題思考題１為什么要調(diào)節(jié)光學(xué)系統(tǒng)共軸？調(diào)節(jié)共軸有那些要求？怎樣調(diào)節(jié)？２為什么實驗中常用白屏作為成像的光屏？可否用黑屏、透明平玻璃、毛玻璃，為什么？３為什么實物經(jīng)會聚透鏡兩次成像時，必須使物體與像屏之間的距離大于透鏡焦距的4倍？D實驗中如果選擇

8、不當(dāng)，對的測量有何影響？Df?４在薄透鏡成像的高斯公式中，在具體應(yīng)用時其正、負號如何規(guī)定？fvu、、補充材料補充材料1有關(guān)“薄透鏡”的部分術(shù)語（1）薄透鏡：若透鏡的厚度與其球面的曲率半徑相比，小得可以忽略不計，則稱為薄透鏡。（2）主光軸：連接透鏡兩球面曲率中心的直線，稱為透鏡的主光軸。（3）光心：透鏡主截面上的中心點，通過該點的光線，不改變原來的方向，稱這點為光心。（4）副光軸：通過光心的任一直線稱為薄透鏡的副光軸。（5）主截面：能過光

9、心而垂直于主光軸的平面稱為透鏡的主截面。（6）物空間：規(guī)定入射光束在其中進行的空間稱為物空間。（7）像空間：折射光束在其中進行的空間稱為像空間。（8）像焦點（第二焦點）：平行于光軸的光束，經(jīng)透透折射后，會聚于主光軸上的一點稱像F點。（9）像焦距（第二焦距）：從透鏡的光心到像焦點的距離稱為薄透鏡的焦距。fFf（10）物焦點（第一焦點）：主光軸上發(fā)光點發(fā)出的光經(jīng)薄透鏡折射后成為一束平行光，此點稱物焦點。F（11）物焦距（第一焦點）：從透鏡光