平行光管法测薄透镜焦距-研究报告性实验报告_行业资料-原子能技术.pdf
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1、.-.word.zl 课 题 名 称 平行光管法测薄透镜焦距 院系 能源与动力工程学院 第 一 作 者 第 二 作 者 第 三 作 者 根底物理实验研究性报告.-.word.zl 目录 摘要 3 关键词 3 1.实验目的 3 2.实验原理 3 1)测量凸透镜焦距4 2)测量凹透镜焦距5 3.实验仪器 5 4.实验步骤 6 1)等高共轴调节6 2)测量凸透镜焦距6 3)测量凹透镜焦距6 5.数据记录 7 1)测量凸透镜的焦距7 2)测量凸透镜的焦距7 3)测量凹透镜的焦距7 6.数据处理 8 1)测量凸透镜的焦距8 目录摘要关键词实验目的实验原理测量凸透镜焦距测量凹透镜焦距实验仪器实验步骤等高共
2、轴调节测量凸透镜焦距测量凹透镜焦距数据记录测量凸透镜的焦距测量凸透镜的焦距测量凹透镜的焦距数据处理测量凸透镜的焦距测量凹透摘要透镜是光学仪器中最重要最根本的元件一般由玻璃塑料透明材料制作而成常用的透镜主要有凸透镜与凹透镜两大类焦距是反映透镜特性的一个重要参数因此准确测量透镜的焦距那么显得很重要实验室测量透镜焦距的方法有自准出了我们对于实验操作经历总结以及仪器改进方面的建议关键词薄透镜焦距高共轴调节平行光管实验目的掌握简单光路的调整方法高共轴调整学习用平行光管法测量凸透镜以及凹透镜焦距学习消除系统误差或减小随机误差的方法实.-.word.zl 2)测量凹透镜的焦距9 7.误差分析 10 8.讨论
3、 11 1)对误差来源的进一步分析11 2)对实验仪器的改进建议12 3)对教学改革的建议13 9.实验原始数据 14 参考文献 13 摘要 透镜是光学仪器中最重要、最根本的元件,一般由玻璃、塑料透明材料制作而成。常用的透镜主要有凸透镜与凹透镜两大类。焦距是反映透镜特性的一个重要参数,因此准确测量透镜的焦距那么显得很重要。实验室测量透镜焦距的方法有自准直法、物距像距法、共轭法、平心光管法。本文将利用平行光管法测量两种透镜的焦距,并对实验误差作简单分析,同时还给出了我们对于实验操作经历总结以及仪器改进方面的建议。关键词 薄透镜焦距、等高共轴调节、平行光管 1.实验目的 1掌握简单光路的调整方法等
4、高共轴调整;2学习用平行光管法测量凸透镜以及凹透镜焦距;目录摘要关键词实验目的实验原理测量凸透镜焦距测量凹透镜焦距实验仪器实验步骤等高共轴调节测量凸透镜焦距测量凹透镜焦距数据记录测量凸透镜的焦距测量凸透镜的焦距测量凹透镜的焦距数据处理测量凸透镜的焦距测量凹透摘要透镜是光学仪器中最重要最根本的元件一般由玻璃塑料透明材料制作而成常用的透镜主要有凸透镜与凹透镜两大类焦距是反映透镜特性的一个重要参数因此准确测量透镜的焦距那么显得很重要实验室测量透镜焦距的方法有自准出了我们对于实验操作经历总结以及仪器改进方面的建议关键词薄透镜焦距高共轴调节平行光管实验目的掌握简单光路的调整方法高共轴调整学习用平行光管法
5、测量凸透镜以及凹透镜焦距学习消除系统误差或减小随机误差的方法实.-.word.zl 3学习消除系统误差或减小随机误差的方法;2.实验原理 薄透镜是指透镜的中心厚度远小于其焦距的透镜。近轴光线是指通过透镜中心局部并与主光轴夹角很小的那一局部光线。为了满足近轴光线条件,常在透镜前 或后加一带孔的屏障,即光阑,以挡住边缘光线;同时选用小物体,并作等高共轴调节,把它的中点调到透镜的主光轴上,使入射到透镜的光线与主光轴的夹角很小。在近轴光线条件下,薄透镜的成像规律可用下式表示,即 其中,为物距,实物为正,虚物为负;为像距,实像为正,虚像为负;为焦距,凸透镜为正,凹透镜为负。对于薄透镜,公式中均从光心开场
6、算起。下面就来介绍一下平行光管。平行光管是一种能发射平行光束的精细光学仪器,也是装校和调整光学仪器的重要工具之一。它有一个质量优良的准直物镜,其焦距是经过准确测定的。本实验所用的是 f550 平行光管,其物镜焦距约为 550mm准确数值由厂家提供。起光学系统主要构造如图 1-1所示。1光源;2毛玻璃;3分划板;4物镜 图 1-1 平行光管光学构造图 在平行光管中,利用白炽灯作为光源 1,由于灯丝发出的光不是均匀的面光源,因此需要通过毛玻璃 2 将其转换成面光源照射到分划板上。分划板 3 置于物镜 4 的焦平面上,因此,从物镜射出的光为平行光。配用不同的分划板,连同测微目镜头,或显微镜系统,那么
7、可以测定透镜组的焦距,鉴别率,及其他成像质量。目录摘要关键词实验目的实验原理测量凸透镜焦距测量凹透镜焦距实验仪器实验步骤等高共轴调节测量凸透镜焦距测量凹透镜焦距数据记录测量凸透镜的焦距测量凸透镜的焦距测量凹透镜的焦距数据处理测量凸透镜的焦距测量凹透摘要透镜是光学仪器中最重要最根本的元件一般由玻璃塑料透明材料制作而成常用的透镜主要有凸透镜与凹透镜两大类焦距是反映透镜特性的一个重要参数因此准确测量透镜的焦距那么显得很重要实验室测量透镜焦距的方法有自准出了我们对于实验操作经历总结以及仪器改进方面的建议关键词薄透镜焦距高共轴调节平行光管实验目的掌握简单光路的调整方法高共轴调整学习用平行光管法测量凸透镜
8、以及凹透镜焦距学习消除系统误差或减小随机误差的方法实.-.word.zl 1)测量凸透镜的焦距 本实验利用物像之间的比例关系测量透镜的焦距。实验光路图如图 1-2所示。将待测透镜置于平行光管物镜前,再将平行光管的分划板 3 换成刻有五组刻线对的玻罗分划板 见图 1-3,玻罗分划板每对刻线的间距分别是 20、10、4、2、1单位:mm。从图中的几何关系可以看出待测透镜的焦距为 1.1 式中,y是在玻罗分划板上所选刻线对的实际间距;是该刻线对在透镜后焦面上所成像的间距;是平行光管物镜的焦距;是待测凸透镜的焦距。图 1-2 测量凸透镜焦距的光路图图 1-3 玻罗分划板 2)测量凹透镜的焦距 本实验的
9、测量原理是将一焦距的凸透镜与待测凹透镜组成伽利略望远系统,实验光路如图 1-4所示。将待测凹透镜放在两凸透镜之间,当调节凹透镜的位置使其后焦点与凸透镜的后焦点重合时,凸透镜与凹透镜便准确地组成伽利略望远镜,它们的出射光再次成为平行光,由几何关系有 2.1 目录摘要关键词实验目的实验原理测量凸透镜焦距测量凹透镜焦距实验仪器实验步骤等高共轴调节测量凸透镜焦距测量凹透镜焦距数据记录测量凸透镜的焦距测量凸透镜的焦距测量凹透镜的焦距数据处理测量凸透镜的焦距测量凹透摘要透镜是光学仪器中最重要最根本的元件一般由玻璃塑料透明材料制作而成常用的透镜主要有凸透镜与凹透镜两大类焦距是反映透镜特性的一个重要参数因此准
10、确测量透镜的焦距那么显得很重要实验室测量透镜焦距的方法有自准出了我们对于实验操作经历总结以及仪器改进方面的建议关键词薄透镜焦距高共轴调节平行光管实验目的掌握简单光路的调整方法高共轴调整学习用平行光管法测量凸透镜以及凹透镜焦距学习消除系统误差或减小随机误差的方法实.-.word.zl 又根据前述凸透镜焦距的测量原理,可知凸透镜的焦距满足 2.2 于是由式1.1和式2.2得 或2.3 式中,是玻罗分划板上某刻线对经凸透镜成像后的间距;是该刻线对经透镜组成像后得到的间距;是凸透镜的焦距。图 1-4 测量凹透镜焦距的光路图 3.实验仪器 光具座、凸透镜X2、凹透镜、光源、屏、平行光管含十字叉丝、玻罗分
11、划板、测微目镜、半导体激光器。4.实验步骤 1)等高共轴调节 本实验中各元件的等高共轴调节极为重要,特别是测量凹透镜焦距时,假设共轴调节不准,就可能观察不到成像。该实验中等高共轴的调节思路如下:目录摘要关键词实验目的实验原理测量凸透镜焦距测量凹透镜焦距实验仪器实验步骤等高共轴调节测量凸透镜焦距测量凹透镜焦距数据记录测量凸透镜的焦距测量凸透镜的焦距测量凹透镜的焦距数据处理测量凸透镜的焦距测量凹透摘要透镜是光学仪器中最重要最根本的元件一般由玻璃塑料透明材料制作而成常用的透镜主要有凸透镜与凹透镜两大类焦距是反映透镜特性的一个重要参数因此准确测量透镜的焦距那么显得很重要实验室测量透镜焦距的方法有自准出
12、了我们对于实验操作经历总结以及仪器改进方面的建议关键词薄透镜焦距高共轴调节平行光管实验目的掌握简单光路的调整方法高共轴调整学习用平行光管法测量凸透镜以及凹透镜焦距学习消除系统误差或减小随机误差的方法实.-.word.zl 目测粗调各光学元件等高共轴。这一步很重要,做的不好会给后面的细调带来困难。利用细激光束的高准直特性进展细调。在平行光管的焦平面上放置十字叉丝分划板,让激光束照射叉丝中心,并从平行光管的物镜中心出射,此时可以在物镜后的白屏上观察到十字叉丝的衍射图案。沿导轨移动白屏,观察屏上激光光点的位置是否改变,相应调节激光和平行光管的方向,直至移动白屏时光点的位置不再变化,至此激光光束与导轨
13、平行;然后逐个放入其他光学元件并调节这些元件的方位,按照光轴上的物点仍应成像在光轴上的原理,使之沿导轨移动过程中,出射的激光光点位置不变。利用透镜成像原理进一步微调。在通过目镜观察成像的场合,可利用成像的位置将各元件调至等高共轴。先记录下某透镜成像的位置,再依次放入其他透镜,仅调节该透镜的上下、左右,使成像位置保持不变即可。2)测量凸透镜的焦距 将平行光管分划板换成玻罗分划板,按图 1-3所示原理放置并调节透镜,使从测微目镜中观察到清晰、无视差的玻罗分划板像。通过测微目镜测出某刻线对或某些刻线对像距,由式1.1求得凸透镜的焦距。为了提高测量精度,在实际测量时应尽可能读取较多的刻线位置或使用间距
14、较大的刻线对。3)测量凹透镜的焦距 用前述测量凸透镜焦距的方法调整好另一凸透镜,测出某对刻线像距,保持与测微目镜之间的距离不变。再按图 1-4加上凸透镜与待测凹透镜,调整它们之间的距离,当两者焦距重合构成无焦系统时,凹透镜将出射平行光,即测微目镜中将再次出现清晰的玻罗分划板成像,测出此时同一对刻线像距。由式2.3算得凹透镜焦距。以上测量中须注意消除螺纹间隙误差,还应合理设计测量方案,以保证足够多的测量数据。值得注意的是,此时观察到的玻罗分划板图像已经被放大,在测微目镜中只能看到玻罗分划板中心的线对,如果等高共轴调整不准确,将无法观察到完整的线对。目录摘要关键词实验目的实验原理测量凸透镜焦距测量
15、凹透镜焦距实验仪器实验步骤等高共轴调节测量凸透镜焦距测量凹透镜焦距数据记录测量凸透镜的焦距测量凸透镜的焦距测量凹透镜的焦距数据处理测量凸透镜的焦距测量凹透摘要透镜是光学仪器中最重要最根本的元件一般由玻璃塑料透明材料制作而成常用的透镜主要有凸透镜与凹透镜两大类焦距是反映透镜特性的一个重要参数因此准确测量透镜的焦距那么显得很重要实验室测量透镜焦距的方法有自准出了我们对于实验操作经历总结以及仪器改进方面的建议关键词薄透镜焦距高共轴调节平行光管实验目的掌握简单光路的调整方法高共轴调整学习用平行光管法测量凸透镜以及凹透镜焦距学习消除系统误差或减小随机误差的方法实.-.word.zl 5.数据记录 1)测
16、量凸透镜的焦距单位:mm i 1 2 3 4 5 6 7 8 从左到右 7.730 6.660 6.281 6.126 5.762 5.560 5.213 4.110 从右到左 7.690 6.655 6.289 6.132 5.769 5.565 5.211 4.088 2)测量凸透镜的焦距单位:mm i 1 2 3 4 5 6 7 8 从左到右 7.770 6.515 6.120 5.965 5.584 5.360 5.001 3.950 从右到左 7.770 6.545 6.120 5.976 5.594 5.362 5.032 3.964 3)测量凹透镜的焦距单位:mm i 1 2 3
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