2023年透镜焦距的测定实验报告.docx
力孑科族大学生姓名:学生姓名:学号:实验地点:科技实验大楼10 4室指导教师:实验时间:一、实验室名称：透镜焦距的测定二、实验项目名称：透镜焦距的测定三、实验学时：3学时四、实验原理：1.测凸透镜的焦距(1)自准直法如图1所示,用屏上“1”字矢孔屏作为发光物。在凸透镜的另一边放置一平面反射镜,光线通过凸透镜后经平面反 射镜返回孔屏上。移动透镜位置可以改变物距的大小，当物距正好是透镜的焦距时，物上任意一点发出的光线经透镜折 射后成为平行光，经平面镜反射后，再经透镜折射回到矢孔屏上。这时在矢孔屏上看到一个与原物大小相等的倒立实像。 这时物屏到凸透镜光心的距离即为此凸透镜的焦距。(2)物距像距法如图2所示,用屏上“1”字矢孔作为发光物，通过凸透镜折射后成像在另一侧的观测屏上。在实验中测得物距 和像距八则凸透镜的焦距为, uvf =M + V用自准直法和物距像距法测凸透镜焦距时，都必须考虑如何拟定光心的位置。光线从各个方向通过凸透镜中的一点 而不改变方向，这点就是该凸透镜的光心。凸透镜的光心一般与它的几何中心不重合，因而光心的位置不易拟定，所以上 述两种方法用来测定凸透镜焦距是不够准确的，误差约为1.0%5.0%。平面镜M图2物距像距法测焦距图1自准直法测焦距(3)位移法如图3所示，若取光矢孔物屏与观测屏之间的距离。4/,且实验过程中保持不变时，移动透镜当它距离物 为时，观测屏上得到一个放大的清楚的像;当它距离物为/时.，观测屏上得到一个缩小的清楚的像。根据几何关系和 光的可逆性原理，得 + u = ' + v/ = O ur -u = v-v, = d代入式(320-2)得代入式(320-2)得图3位移法测焦距从上式可知，只要测得物扉与观测屏之间的距离D和两次成像透镜之间的距离d,即可求出凸透镜的焦距/。这种方法把焦距的测量归结于对可以精确测定的量D和d的测量，避免了拟定凸透镜光心位置不准带来的困难。五、实验目的：测凸薄透镜焦距。六、实验内容：1 .共轴调节。2 .用自准直法测凸透镜的焦距。3 .用物距像距法测凸透镜的焦距。4 .用位移法测凸透镜的焦距。七、实验器材（设备、元器件）:光具座，光源，透镜架，1字矢孔屏，观测屏，凸透镜，凹透镜;八、实验环节:1 .共轴调节参照图3布置光路，放置物屏和像屏，使其间距/）4/, 行高低、左右调节，使两次所成的像的顶部（或底部）之中心 数次调节，方能达成规定。2 .自准直法测焦距如图1布置光路，调透镜的位置，高低左右等，使其对物成与物同样大小的实像于物的下方，记下物屏和透镜的 位置坐标与和工厂3 .物距一一像距法测焦距如图2布置光路,固定物和透镜的位置，使它们之间的距离约为焦距的2倍，移动像屏使成像清楚,调透镜的高度，使物 和像的中点等高，左右调节透镜和物屏，使物与像中点连线与光具座的轴线平行，用左右逼近法拟定成抱负像时,读像屏 的坐标，反复测量5次。4 .位移法测焦距在共轴调节完毕之后，保持物屏和像屏的位置不变，并记下它们的坐标与和七，移动透镜，用左右逼近法拟定透镜 的两次抱负位置坐标和.“2，测量5次。九、实验数据及结果分析：1 .自准直法物（像）位置坐标Xo （mm）350. 0透镜的位置坐标（mm）5 44.05 .物距一一像距法物坐标.7= 350.0 mm 透镜坐标*7 = 6 86.0 mm测量结果用不拟定度表达:测量次数 像屏位置12345左逼近读数K （mm）1 1 31. 01128.01 1 4 0 .01 136.01 1 33.6右逼近读数1； （ mm）1 1 2 4 .81 1 25. 01 1 3 1.01128 . 01129.8x, = g (x： + X：) (mm)1127. 9112 6.51135.5113 2.01131.7八一巫二至二.4加町4图%+层卜+（鼾嵋=0.81mm（看一工）可 二（/ _工）（_ E）_（/一乙）（乙一工）二（一 E） 一 / 况（见一4）2%一司二二二电g曳=072"风XQ -X.of f （xo -）八 UN-=-（）_，, = 0.56mm阴 /一豆上式中，完毕不拟定度。句、CT"和Oi计算如下:由于X。和几都只测量了一次，只有非记录不拟定度，即b（）= 0 = 1/ V3 =b = UL = 0.58/77/77 ，是多次测量，其记录不拟定度为S； = 一 x, ）2/k（k -1） = 2.6mm 非记录不拟定度为% = 仪/6=（）=uL = 0.58" 勺的合成不拟定度为（Tr = Js： += 2.6mmo', =1.5/ = 191.4 ± 1.5mm3.位移法按下表记录数据:测量次数透镜第一位置透镜第二位置(mm)(左逼近)应(mm)(右逼近)% =万(兑+品)立(mm)(左逼近)x1 (mm) (右逼近)XL2 =5（反2 + XL2）1630. 06 24. 262 7.1968.29 64.29 6 6.2物坐标.” (mm)350.0像坐标勺(mm)1250. 07 = d =（；弓一“0）一（，X/1） CO 1-=193.4D4|可一与1十、实验结论:测出了凸透镜的焦距。十一、总结及心得体会：只有当各光学元件，如光源、发光物(矢孔屏)、透镜等的主光轴重合时，薄透镜成像公式在近轴光线的条件下才干 成立。习惯上称各光学元件主光轴重合为“共轴”。调节“共轴”的方法一般是先粗调后细调。十二、对本实验过程及方法、手段的改善建议：自准直法测焦距时，平面反射镜距物屏最佳不要超过35厘米。报告评分：指导教师签字:
