透镜焦距的测定实验报告.docx

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1、透镜焦距的测定实验报告 电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 同学姓名： 学 号： 指导老师： 试验地点：科技试验大楼104室 试验时间： 一、试验室名称：透镜焦距的测定 二、试验项目名称：透镜焦距的测定 三、试验学时：3学时 四、试验原理： 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。移动透镜位置可以转变物距的大小，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

2、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，经过凸透镜折射后成像在另一侧的观看屏上。在试验中测得物距u和像距v，则凸透镜的焦距为 f?uv u?v 用自准直法和物距像距法测凸透镜焦距时，都必需考虑如何确定光心的位置。光线从各个方向通过凸透镜中的一点而不转变方向，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确定，所以上述两种方法用来测定凸透镜焦距是不够精确的，误差约为1.0%5.0%。 图1 自准直法测焦距 图2 物距像距法测焦距 （3）位移法 如图3所示，若取光矢孔物屏与观看屏之间的距离D?4f，且试

3、验过程中保持不变时，移动透镜L，当它距离物为u时，观看屏上得到一个放大的清楚的像；当它距离物为u?时，观看屏上得到一个缩小的清楚的像。依据几何关系和光的可逆性原理，得 u?v?u?v?D u?u?v?v?d u?v v?u 代入式（3-20-2）得 D2?d2 f? 4D 图3 位移法测焦距 从上式可知，只要测得物屏与观看屏之间的距离D和两次成像透镜之间的距离d，即可求出凸透镜的焦距f。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，避开了确定凸透镜光心位置不准带来的困难。 五、试验目的： 测凸薄透镜焦距。 六、试验内容： 1共轴调整。 2用自准直法测凸透镜的焦距。 3用物距像距法测

4、凸透镜的焦距。 4用位移法测凸透镜的焦距。 七、试验器材（设备、元器件）： 光具座，光源，透镜架，1字矢孔屏，观看屏，凸透镜，凹透镜； 八、试验步骤： 1共轴调整 参照图3布置光路，放置物屏和像屏，使其间距D?4f，移动透镜并对它进行凹凸、左右调整，使两次所成的像的顶部（或底部）之中心重合，需反复进行数次调整，方能 2自准直法测焦距 如图1布置光路，调透镜的位置，凹凸左右等，使其对 的实像于物的下方，登记物屏和透镜的位置坐标x0和xL。 图4 达到要求。 物成与物同样大小 3物距像距法测焦距 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，

5、使物和像的中点等高,左右调整透镜和物屏，使物与像中点连线与光具座的轴线平行,用左右靠近法确定成抱负像时， 读 像屏的坐标,重复测量5次。 4位移法测焦距 在共轴调整完成之后，保持物屏和像屏的位置不变，并登记它们的坐标x0和xi，移动透镜，用左右靠近法确定透镜的两次抱负位置坐标xL1和xL2,测量5次。 九、试验数据及结果分析： f?|xi?x0|?194.0mm 2物距像距法 物坐标x0= 350.0 mm 透镜坐标xL= 686.0 mm 测量结果用不确定度表示： ? (x0?xL)(xL?i) ?191.4mm |x0?i| ?2?f?x0?x? ?L? 2 ?f ?x?0?2?f?2?x

6、L?xi?xi ? 2 2 (x?i)(xL?i)?(x0?xL)(xL?i)(xL?i)?f?f ?0?0.81mm 2?x0x0?i(x0?i)(x?xL)?(xL?i)?f ?0?0.72mm ?xLx0?i ?(x0?xL)?f ?0.56mm ?xix0?i 上式中，完成不确定度?x0、?xL和?xi计算如下： 由于x0和xL都只测量了一次，只有非统计不确定度，即 ?0?u0?仪 xi是多次测量，其统计不确定度为 ?L?uL?0.58mm Si2?(xii?i)2k(k?1)?2.6mm 非统计不确定度为 ui?仪 xi的合成不确定度为 ?u0?uL?0.58mm ?i?Si2?ui

7、2?2.6mm ?1.5mm f?191.4?1.5mm 3位移法 按下表记录数据： D2?d2(i?x0)2?(xL2?xL1)2 ?193.1mm 4D4|i?x0| 十、试验结论： 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能成立。习惯上称各光学元件主光轴重合为“共轴”。调整“共轴”的方法一般是先粗调后细调。 十二、对本试验过程及方法、手段的改进建议： 自准直法测焦距时，平面反射镜距物屏最好不要超过35厘米。 报告评分： 指导老师签字： 4 其次篇：透镜焦距的测量试验报告 2700字 透 镜 焦 距 的 测 量 *(201*) （清华高校工程物理系,北京）