透镜焦距的测量实验报告
透镜焦距的测定实验报告
透镜焦距的测定
实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤等在预习报告中。实验中，选做实验改做实验焦距仪测凹透镜焦距，没有做薄凸透镜成像规律的研究和薄凹透镜成像规律的研究。 焦距仪测凹透镜焦距的实验原理： 如右图：L1（焦距f1）、L2（焦距f2）组成无焦系统，与主光轴不平行的平行光(夹角为w1)过无焦系统后仍是平行光，但与主光轴夹角变为w2。由图中知
1
2
21f f tgw tgw =
实验时，将L1放在导轨上，从测微目镜中读出选定的一对平行线间
距y ′长。再将另一复合透镜放在导轨上，从测微目镜中读出选定的一对平行线间距y ′复最后，将无焦系统放在导轨上，再将复合透镜放在平行光馆与无焦系统之间。从测微目镜中读出选定的一对平行线间距y ′。由以上分析知待测凹透镜焦距f=`
y``复
yy fy 长
实验数据记录表格
共轭法测凸透镜焦距
物屏位置P=2.00cm; 像屏位置P=102.00cm;
测量序号 1 2 3 4 5 6 凸透镜位置O1/cm 21.32 21.41 21.39 21.38 21.31 21.4 凸透镜位置O2/cm 82.59 82.65 82.52 82.69 82.76 82.5 a=|O1-O2|/cm
61.27
61.24
61.13
61.31
61.45
61.1
a 平=61.25cm b=100.00cm,f=b
a b 42
2
-=15.62cm
焦距仪测凸透镜焦距
平行光管物镜焦距f=550.25mm; 选定玻罗板上的一对平行线的线距y=9.99891mm;
测量序号 1 2 3 4 5
透镜焦距的测量
实验14 薄透镜焦距的测量
透镜是光学仪器中最基本的器件，常常被组合在其他光学仪器中。焦距是反映透镜性质的一个重要参数。因此了解并掌握透镜焦距的测量方法，不仅有助于加深理解几何光学中的成像规律，也有助于加强对光学仪器调节和使用的训练。另外，光学平台是光学实验中的常用设备，通过本实验还可以了解光学平台的使用方法。
一、实验目的
1、通过实验进一步理解透镜的成像规律；
2、掌握测量透镜焦距的几种方法；
3、掌握和理解光学系统光路调节的方法。
二、实验原理
1、薄透镜成像原理及其成像公式
在近轴光线条件下，薄透镜的成像公式为
111
+=（14-1）
u v f
式中u为物距，v为像距f为焦距，对于凸透镜、凹透镜而言，u恒为正值，像为实像时v为正，像为虚像时v为负，对于凸透镜f恒为正，凹透镜f恒为负。
图14-1 共轭法测凸透镜焦距原理图图14-2 自准直法测凸透镜焦距原理图2、测量凸透镜焦距的原理
（1）物距-像距法
根据成像公式，直接测量物距和像距，并求得透镜的焦距。 （2） 共轭法（位移法）
由图14-1可见，物屏和像屏距离为L （L >4f ），凸透镜在O 1、O 2两个位置分别在像屏上成放大和缩小的像，由凸透镜成像公式，成放大的像时，有
111u v f
+=
，成缩小的像时，有
111u D
v D
f
+
=
+-，又由于 u v D +=，可得
2
2
4L D f L
-=
。
（3） 自准法
位于凸透镜L 焦平面上的物体AB 上（实验中用一个圆内三个圆心角为060 的扇形）各点发出的光线，经透镜折射后成为平行光束（包括不同方向的平行光），由平面镜M 反射回去仍为平行光束，经透镜会聚必成一个倒立等大的实像于原焦平面上，这时像的中心与透镜光心的距离就是焦距f （如图14-2）。 3、 测量凹透镜焦距的原理
薄透镜焦距的测量实验小结
薄透镜焦距的测量实验小结
本次实验主要是通过测量物距、像距和透镜厚度，计算薄透镜的焦距，并对实验结果进行分析和讨论。在实验过程中，我们采用了三种不同的方法来测量焦距，分别是几何法、公式法和三点法。
在几何法中，我们利用光线追迹的原理，通过画出透镜的光路图，确定物距、像距和焦距之间的关系，进而计算出透镜的焦距。在公式法中，我们利用透镜公式f=uv/(u+v)来计算焦距，其中u为物距，v为像距。最后，在三点法中，我们先测量出两个物距分别对应的像距，然后根据透镜公式f=(wenku.baidu.com1v2)/(v1+v2-2d)来计算焦距，其中d为透镜的厚度。
透镜焦距的测定实验报告
电 子 科 技 大 学
实 验 报 告
学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验地点：科技实验大楼104室 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，经过凸透镜折射后成像在另一侧的观察屏上。在实验中测得物距u 和像距v ，则凸透镜的焦距为
v
u uv
f +=
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确定，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%。
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察屏之间的距离f D 4>，且实验过程中保持不变时，移动透镜L ，当它距离物为u 时，观察屏上得到一个放大的清晰的像；当它距离物为u '时，观察屏上得到一个缩小的清晰的像。根据几何关系和光的可逆性原理，得
薄透镜焦距测量实验
薄透镜焦距测量
【实验目的】
1. 学习光学仪器的使用和维护规则，学会调节光学系统使之等高共轴。
2. 掌握测量薄会聚透镜和发散透镜焦距的方法。
3. 观察透镜成像，并从感性上了解透镜成像公式的近似性。
【实验仪器】
光具座，底座及支架，薄凸透镜，薄凹透镜，平面镜，物屏（有透光箭头的铁皮屏），像屏（白色，有散光的作用）。
【实验原理】
透镜是光学仪器中最基本的元件，焦距是反映透镜特性的重要物理量。为了正确使用光学仪器，必须掌握透镜成像规律，学会光路调节技术和焦距测量方法。
1.自准直法测量凸透镜焦距
如图1-1和图1-2所示，当物P在焦点处或焦平面上时，经透镜L 后光是平行光束，经平面镜反射再经透镜后成像于原物P处。因此，P 点到透镜L中心点的距离就是透镜的焦距f。
图1-1：自准直法测量焦距原理图1
当实物（具体实验中为狭缝光源）刚好在凸透镜焦点时，会在实物处呈现倒立等大的实像。实物和凸透镜之间的距离即是焦距的值。
图1-2：自准直法测量焦距原理图2
光的可逆性原理：当光线的方向返转时，它将逆着同一路径传播。这个方法是利用调节实验装置本身，使之产生平行光以达到调焦的目的，所以称自准直法。
2.物距与像距法测量凸透镜焦距
由于对实物，凸透镜可成实像，所以直接测量凸透镜的物距u、像距v，就可以用高斯公式（高斯公式的普遍形式：），求出凸透镜的焦距，如图2-1所示。
图2-1：物距与像距法测量焦距原理图
3.共轭法（二次成像法）测量凸透镜焦距
如图3-1，取物体与像屏之间的距离L大于4倍凸透镜焦距f，即L>4f，并保持L不变。沿光轴方向移动透镜，则在像屏上必能两次成像。
薄透镜焦距的测定物理实验报告
南昌大学物理实验报告
课程名称：大学物理实验
实验名称：薄透镜焦距的测定
学院：信息工程学院专业班级：
学生姓名：学号：
实验地点：基础实验大楼座位号：01 实验时间：第7周星期3下午4点开始
2.成像法
在近轴光线的条件下，薄透镜成像的高斯公式为
当将薄透镜置于空气中时，则焦距为：
式中 为像方焦距， 为物方焦距， 为像距， 为物距。
式中的各线距均从透镜中心（光心）量起，与光线行进方向一致为正，反之为负，如图所示。若在实验中分别测出物距 和像距 ，即可用式求出该透镜的焦距 。但应注意:测得量须添加符号，求得量则根据求得结果中的符号判断其物理意义。
3.共轭法
共轭法又称为位移法、二次成像法或贝塞尔法。如图所示，使物与屏间的距离 并保持不变，沿光轴方向移动透镜，则必能在像屏上观察到二次成像。设物距为 时，得放大的倒立实像；物距为 时，得缩小的倒立实像，透镜两次成像之间的位移为d，根据透镜成像公式，可推得：
物像公式法、自准法都因透镜的中心位置不易确定而在测量中引进误差。而共轭法只要在光具座上确定物屏、像屏以及透镜二次成像时其滑块移动的距离，就可较准确地求出焦距 。这种方法无需考虑透镜本身的厚度，测量误差可达到 。
操作要领：
粗测凹透镜焦距，方法自拟。
取D大于 。
调节箭矢中点与透镜共轴，并且应使透镜光轴尽量与光具座导轨平行。往复移动透镜并仔细观察，成像清晰时读数。重复多次取平均值。
（二）凹透镜焦距的测定
成像法（辅助透镜法）
如图所示，先使物AB发出的光线经凸透镜 后形成一大小适中的实像 ，然后在 和 之间放入待测凹透镜 ，就能使虚物 产生一实像 。分别测出 到 和 之间距离 、 ，根据式 即可求出 的像方焦距 。
清华大学物理实验A1透镜焦距的测量实验报告
清华大学
透镜焦距的测量实验物理实验完整报告
班级姓名学号
结稿日期：
透镜焦距的测量实验报告
一、实验目的
1.加深理解薄透镜的成像规律；
2.学习简单光路的分析和调节技术（主要是共轴调节和消视差）；
3.学习几种测量透镜焦距的方法。
二、实验原理
1.薄透镜成像规律：
薄透镜是指中央厚度d比透镜焦距f小很多的透镜。分为凹透镜和凸透镜。在近轴光线条件下，薄透镜的成像规律为：
111
=+
f p q
'y q
β==-
y p
式中，β为线放大率，其余各个物理量正负作如下规定：
和都是从光心算起。在本实验中，为了尽可能满足近轴本实验中采用薄透镜，因此p q
条件，常采取两个措施：(1)在透镜前加一光阑以挡住边缘光线；(2)调节各元器件使之共轴。以凸透镜为例，薄透镜成像规律如图1所示。
图1 凸透镜成像规律
2.共轭法测凸透镜的焦距原理：
如图2，使得物与屏距离4b f ＞并保持不变，令12O O 和间的距离为a ,物到像的距离为
b ，则根据共轭关系，有12p q =和21p q =。进而推得：
22
4b a f b
-=
测量出a 和b 即可求得焦距f 。
图2 共轭法测量凸透镜焦距
3.焦距仪测凸透镜焦距原理：
如下图3，由几何关系，知：0tan y f
ω=
，'tan x y f ω=且0tan tan ωω=，所以，
'
x y f f y
=
。式中f 为平行光管武警的焦距，为给出值。'y 为用测微目镜测得的同一对平行线的像的距离，x f 为待测凸透镜的焦距。
图3 焦距仪光路图
4.自准法测凹透镜焦距原理：
如图4，物屏上的箭矢AB 经过凸透镜1L 后成实像''A B ，图中111O F f 为1L 的焦距。
测量焦距的实验报告
测量焦距的实验报告
1. 实验目的
本实验旨在通过使用凸透镜测量焦距的方法，探究凸透镜的物理特性，并且通过实际测量计算出凸透镜的焦距。
2. 实验原理
凸透镜是一种主要用于光学成像的光学元件。它能够将光线折射聚焦在特定的位置上，这个位置被称为焦点，焦距则是指从透镜到焦点的距离。
测量焦距的实验方法可以使用物体和像的关系，根据光线的折射原理利用透镜成像的方式来实现。当物体远离透镜时，形成的像会直接投影在透镜后方，而当物体靠近透镜时，透镜将形成一个放大的倒立像。在物距、像距和焦距之间，有一个简单而常用的公式：\[ 1/f = 1/v - 1/u \] 其中，f 是透镜的焦距，v 是像的距离，u 是物的距离。
3. 实验器材
- 凸透镜
- 光源
- 白纸
- 尺子
- 支架
- 透镜支架
- 闪光灯
4. 实验步骤
1. 将支架放在实验台上，确保它的稳定性。
2. 在支架上放置透镜支架，并用固定夹夹紧透镜。
3. 将白纸固定在闪光灯上方的支架上。
4. 打开光源，调整透镜位置，使光线通过透镜射向白纸。
5. 将一个物体放在透镜的左侧，移动白纸，观察到物体在白纸上的像。
6. 测量物体与透镜的距离u，以及像与透镜的距离v。
7. 重复步骤5和步骤6，以获得更多的数据。
8. 将所得数据代入公式\[ 1/f = 1/v - 1/u \]计算焦距f。
9. 反复进行实验，取多次实验数据，并计算平均值以提高实验准确性。
5. 数据处理
基于实验数据计算焦距时，可以先计算每次实验的焦距，然后取平均值以提高准确性。假设测量的焦距数据为f1, f2, ..., fn，则平均焦距F 可以计算如下：\[ F = \frac{f1 + f2 + ... + fn}{n} \]
透镜焦距的测定实验报告
透镜焦距的测定实验报告
透镜焦距的测定实验报告
引言：
透镜焦距是光学实验中一个重要的参数，它决定了透镜的成像能力和应用范围。本实验旨在通过测量透镜的焦距，探究透镜的特性，并验证光学公式的准确性。实验装置：
本实验所使用的装置包括一块凸透镜、一块平凸透镜、一块凹透镜、一个屏幕、一支光源和一把尺子。
实验过程：
1. 实验前，将凸透镜放置在光源前方，并调整距离，使得透镜能够正常工作。
2. 将屏幕放在透镜的焦点位置，并固定好。
3. 用尺子测量透镜与屏幕之间的距离，记录为S。
4. 将光源移动到透镜的另一侧，并调整位置，使得透镜能够正常工作。
5. 将屏幕放在透镜的焦点位置，并固定好。
6. 用尺子测量透镜与屏幕之间的距离，记录为S'。
实验结果：
根据实验过程中测得的数据，我们可以计算出透镜的焦距。根据光学公式，焦
距的计算公式为：
1/f = 1/S + 1/S'
其中，f表示透镜的焦距，S表示透镜与屏幕之间的距离，S'表示透镜与光源之
间的距离。
通过实验测量得到的数据，我们可以代入公式中进行计算，得到透镜的焦距。
讨论与分析：
在本实验中，我们使用了不同类型的透镜进行测量，包括凸透镜、平凸透镜和
凹透镜。通过实验测量得到的焦距数据可以与理论值进行比较，以验证光学公
式的准确性。
在实验中，我们还可以观察到透镜成像的特点。当透镜与屏幕的距离等于焦距时，成像最为清晰；当透镜与屏幕的距离小于焦距时，成像为放大图像；当透
镜与屏幕的距离大于焦距时，成像为缩小图像。
结论：
通过本实验，我们成功测量了透镜的焦距，并验证了光学公式的准确性。实验
实验一 薄透镜焦距的测定实验报告
实验一 薄透镜焦距的测定
实验目的
1.学会调节光学系统使之共轴,并了解视差原理的实际应用;
2.掌握薄透镜焦距的常用测定方法;
实验仪器和用具
光具座,会聚透镜,物屏,白屏,光源
实验原理 详细见P39-41. 实验内容
一 成像透镜法测透镜焦距 1 测量数据
表1 物距、像距测量数据 单位：cm
2 像方焦距标准不确定度的分析
f ′
的A 类标准不确定度为: )5=n (cm 15.0=)
1-n (n )f ′-f ′(=)f ′(U ∑
2
i
A
B 类不确定度:cm 03.03
cm
05.03Δ=)f ′
(U B ＝＝仪;
f ′的总标准不确定度为: cm 15.0=)f ′(U +)f ′(U =)f ′(U 2B 2A C 故测得的透镜的像方焦距为:cm )15.0±94.14(=f ′. 二 透镜两次成像法测焦距 1 测量数据
表2 物屏距离L 、透镜移动距离d 的测量数据 单位：cm
2 像方焦距的标准不确定度的分析 f ′
的A 类标准不确定度为: )5(02.0)
1-()-()(∑
2
==''='n cm n n f f f U i
A
B 类不确定度:cm 03.03
cm
05.03Δ=)f ′
(U B ＝＝仪(测量均匀分布取3=C );
f ′的总标准不确定度为: cm 04.0=)f ′
(U +)f ′(U =)f ′(U 2
B 2A
C 故,测得透镜的像方焦距为:cm )04.0±04.15(=f ′.
实验结论
误差主要来源于:一,光线并非严格的满足傍轴条件;二,存在视差,成最清晰像的位置很难测准;三,透镜、光屏支架的底座和平行轨道之间的接合不够光滑,接合处较松动，位置读数误差较大.
焦距测量实验报告(完整版)
报告编号：YT-FS-5632-61
焦距测量实验报告(完整
版)
After Completing The T ask According To The Original Plan, A Report Will Be Formed T o Reflect The Basic Situation Encountered, Reveal The Existing Problems And Put Forward Future Ideas.
互惠互利共同繁荣
Mutual Benefit And Common Prosperity
焦距测量实验报告(完整版)
备注：该报告书文本主要按照原定计划完成任务后形成报告，并反映遇到的基本情况、实际取得的成功和过程中取得的经验教训、揭露存在的问题以及提出今后设想。文档可根据实际情况进行修改和使用。
福建师范大学
大学物理实验报告
专业姓名学号（题目）薄透镜焦距的测量
一.预习部分
〔目的〕：
〔仪器〕：(型号、名称、重要参数)
〔原理〕：（文字叙述（自己要归纳、整理）、原理图、主要公式）
二 . 数据表格（本实验测量次数为1次，实验中完成）
1．物距像距法测凸透镜的焦距（单位：）
4．辅助透镜成像法测定薄凹透镜的焦距（单位：）（实验课后完成）
三. 数据处理
1. 根据高斯公式求出薄凸透镜的焦距，导出高斯公式的误差传递公式，计算实验结果的不确定度。（参照计算示例）
2.其余三种方法只需计算得到各透镜的焦距，与真实值作比较，计算百分误差。
四.习题
1、分析上述3种测量凸透镜的方法，比较优劣。
透镜参数的测量实验报告
透镜参数的测量实验报告
一、实验目的
本实验旨在通过测量透镜的焦距、物距和像距，计算出透镜的折射率
和曲率半径，并掌握透镜参数的测量方法。
二、实验原理
1. 透镜焦距的测量方法
（1）自然法：将凸透镜放在太阳光下，调整屏幕位置，使得光线通过透镜后汇聚在屏幕上，在屏幕上可以看到一个明亮点，此时屏幕到透
镜的距离即为焦距。
（2）迎光法：将凸透镜放在光源前方，调整物体位置和屏幕位置，使得光线通过透镜后汇聚在屏幕上，在屏幕上可以看到一个明亮点，此
时物体到透镜的距离即为焦距。
2. 透镜折射率和曲率半径的计算方法
根据薄透镜成像公式：
1/f = (n-1)(1/R1-1/R2)
其中f为焦距，n为介质折射率，R1和R2分别为两个球面曲率半径。当R1或R2趋近于无穷大时，对应的曲率半径可以忽略不计。
三、实验器材和药品
1. 凸透镜
2. 光源
3. 屏幕
4. 尺子
四、实验步骤
1. 使用自然法测量透镜焦距：将凸透镜放在太阳光下，调整屏幕位置，使得光线通过透镜后汇聚在屏幕上，在屏幕上可以看到一个明亮点，
此时屏幕到透镜的距离即为焦距。
2. 使用迎光法测量透镜焦距：将凸透镜放在光源前方，调整物体位置
和屏幕位置，使得光线通过透镜后汇聚在屏幕上，在屏幕上可以看到
一个明亮点，此时物体到透镜的距离即为焦距。
3. 计算折射率和曲率半径：根据薄透镜成像公式计算出折射率和曲率
半径。其中折射率可以通过已知的介质折射率来计算，曲率半径可以
根据实验中测量得到的焦距和物距或像距来计算。
4. 重复以上步骤多次，取平均值作为最终结果。
五、实验注意事项
测凹透镜焦距实验报告
测凹透镜焦距实验报告
摘要：
本实验采用了物距-像距法和以物距、透镜位置为变量的法，测量了几组凹透镜的焦距。通过比较两种方法的结果，并结合随物
距增大、透镜位置改变时的实验现象，探讨了透镜成像规律和实
验误差分析。
实验内容：
本次实验使用的仪器为凹透镜、白色的LED发光二极管、另
外的一个电子万用表。实验分为两组：一组为以物距-像距法测量
凹透镜的焦距；另一组为以物距、透镜位置为变量的法测量焦距。每组分别测量了三个凹透镜的焦距。
一、物距-像距法测量
当光滑平面放置在凹透镜上方（如图1所示），通过平面反射
原理使LED在凹透镜上方成像，调整LED与透镜之间距离（物距）、使成像屏幕上出现清晰的图像（像距）即完成测量（如图2中的光路示意图）。三个凹透镜的测量数据如表1所示：
表1：物距-像距法测量结果
透镜编号 1 2 3
物距p/cm 15.0 17.0 20.0
像距q/cm 40.1 39.7 42.0
焦距f/cm 14.8 15.2 15.0
图1：物距-像距法测量的实验装置
图2：物距-像距法测量的光路示意图
二、以物距、透镜位置为变量法测量
当透镜处于光滑平面和LED之间，通过移动LED与凹透镜之间距离（物距）、平移凹透镜距离LED（透镜位置）、调节凹透镜与LED之间的距离（像距）三个因素（如图3中的光路示意图），分别测量了三个凹透镜的焦距，数据如表2所示：
表2：以物距、透镜位置为变量法测量结果
透镜编号 1 2 3
物距p/cm 13.0 15.0 20.0
透镜位置l/cm 13.0 15.0 20.0
像距q/cm 40.5 38.3 42.0
2.14实验1透镜焦距、截距测量
一 透焦距、截距的量
实验镜测
一、实验目的
掌握用定焦距平行光管法测量光学系统焦距、截距的方法
二、实验内容
测量单透镜或透镜组焦距、前截距、后截距。
三、实验原理
焦距的测量方法很多，其中的定焦距平行光管法（即放大率法）测量范大，测量精度高，相对误差一般在1％以下，是目前常用的方法，其测量原理如图
1-1所示。
图1-1 定焦距平行光管法测量焦距原理图
其中O是平行光管物镜，L是被测透镜，y0是位于平行光管物镜焦平面上
的一对刻线的间隔距离。y0经过平行光管物镜后成像在无限远处，再经过被测透镜L后，在它的焦平面上得到y0的像y´。这种方法的原理就是通过测量像y´的
大小，然后计算出被测透镜的焦距。
从图1-1得出如下两个关系式：
tgw f y =0
02 (1-1)
''2'tgw f y = (1-2)用作图成像的方法很容易得出： w = w´，因此可以得到
'
2'200f y f y = (1-3)即：
00
''y y f f = (1-4)
这就是用定焦距平行光管法测定焦距所用的公式，其中f 0´ 是平行光管物镜的焦
距，是已知的。
y 0是位于平行光管物镜焦平面处的分划板上的一对刻线的间隔距离，它的大小也是事先已知的。
y´是这对刻线y 0经过被测透镜后所成的像，如果能测量出此像y´的大小，那么就很容易用公式(1-4)计算出被测透镜的焦距f´。
在实际测量中由于波罗板像y´的大小是由测量显微镜测得的，故(1-4)式变化如下： β
00''y y f f = (1-5)
式中β是测量显微镜物镜放大倍数。
利用公式(1-5)可以测量单透镜或镜透镜组焦距。测量时应注意正确选择测量显微镜的物镜放大倍率，因物镜的放大倍率不同，其工作距长短也不相同。如测负焦距系统使要选择长工作距的物镜。
薄透镜焦距的测定 物理实验报告
南昌大学物理实验报告
课程名称：大学物理实验
实验名称：薄透镜焦距的测定
学院：信息工程学院专业班级：
学生姓名：学号：
实验地点：基础实验大楼座位号： 01
实验时间：第7周星期3下午 4点开始
二、实验原理：
(一)凸透镜焦距的测定
1.自准法
如图所示，在待测透镜L的一侧放置一被光源照明的物屏AB，在另一侧放一平面反射镜M，移动透镜（或物屏），当物屏AB正好位于凸透镜之前的焦平面时，物屏AB上任一点发出的光线经透镜折射后，仍会聚在它的焦平面上，即原物屏平面上，形成一个与原物大小相等方向相反的倒立实像 。此时物屏到透镜之间的距离，就是待测透镜的焦距，即
由于这个方法是利用调节实验装置本身使之产生平行光以达到聚焦的目的，所以称之为自准法，该法测量误差在 之间。
2.成像法
在近轴光线的条件下，薄透镜成像的高斯公式为
当将薄透镜置于空气中时，则焦距为：
式中 为像方焦距， 为物方焦距， 为像距， 为物距。
式中的各线距均从透镜中心（光心）量起，与光线行进方向一致为正，反之为负，如图所示。若在实验中分别测出物距 和像距 ，即可用式求出该透镜的焦距 。但应注意:测得量须添加符号，求得量则根据求得结果中的符号判断其物理意义。
3.共轭法
共轭法又称为位移法、二次成像法或贝塞尔法。如图所示，使物与屏间的距离 并保持不变，沿光轴方向移动透镜，则必能在像屏上观察到二次成像。设物距为 时，得放大的倒立实像；物距为 时，得缩小的倒立实像，透镜两次成像之间的位移为d，根据透镜成像公式，可推得：
物像公式法、自准法都因透镜的中心位置不易确定而在测量中引进误差。而共轭法只要在光具座上确定物屏、像屏以及透镜二次成像时其滑块移动的距离，就可较准确地求出焦距 。这种方法无需考虑透镜本身的厚度，测量误差可达到 。
大学物理实验报告-薄透镜焦距的测量
得分教师签名批改日期深圳大学实验报告
课程名称：大学物理实验（一）
实验名称：实验七薄透镜焦距的测量
学院：物理科学与技术学院
专业：课程编号：
组号：16 指导教师：
报告人：学号：
实验地点科技楼907
实验时间：2011 年04 月18 日星期一
实验报告提交时间：2011 年04 月25 日
1、实验目的
_____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ 2、实验原理
_____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________
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创作编号：
GB8878185555334563BT9125XW
创作者：凤呜大王*
透镜焦距的测量
***(201*******)
（清华大学工程物理系,北京）
摘要利用焦距仪和已知焦距的长焦透镜测量了待测凸透镜和凹透镜焦距.分别用共轭法和焦距仪法测量了同一凸透镜焦距,分别用自准法和焦距仪法测量了同
一凹透镜焦距.实验测得凸透镜焦距为15.53cm(共轭法),15.62cm(焦距仪法),凹透镜焦距为-22.61cm(自准法),-22.67cm(焦距仪法).两种方法测得的透镜
焦距均符合得较好.
关键词凸透镜;凹透镜;焦距;焦距仪
1.概述
透镜是最基本的光学元件,根据光学仪器的使用要求,常需选择不同的透镜或透镜组.透镜的焦距是反映透镜特性的基本参数之一,它决定了透镜成像的规律.为了正确地使用光学仪器,必须熟练掌握透镜成像的一般规律,学会光路的调节技术和测量焦距的方法.
1.1实验目的
1)加深理解薄透镜的成像规律
2)学习简单光路的分析和调节技术
3)学习几种测量透镜焦距的方法
1.2薄透镜成像规律
透镜的厚度相对透镜表面的曲率半径可以忽略时,称为薄透镜.薄透镜的近轴光线成
像公式为:
其中:f为焦距,p为物距q为像距,y和y,分别为物的大小和像的大小,β为放大率.
1.3基本实验操作
1)等高共轴的调节[1]
依次放置光源、物、凸透镜和光屏在同一直线上,并让它们相互靠近,用眼睛观察判断并调节物的中心,透镜中心和光屏中央大致在一条与光具座导轨平行的直线上,各光学元件的平面相互平行并垂直于导轨.用梅花形物屏做物,用标有“+”的屏做像屏.使物与像屏间的距离大于透镜焦距的4倍,固定物屏和像屏滑块的位置.移动透镜,使物在光屏上两次成像,若所成大像和小像的中心重合在像屏“+”的中心,说明系统已处于等高共轴状态,反之则不共轴,此时应根据两次成像的具体情况做如下调节:
(1) 若所成“大像”的中心不在“+”的中心, 则左右或上下调节物屏,使“大像”中心落在像屏“+”的中心.
(2)移动透镜使物在像屏上成一小像, 若小像中心不在“+”的中心,则左右或上下调节透镜使小像中心落在“+”的中心.
(3) 重复(1)、(2)两步骤、反复将大像和小像中心都调在像屏“+”的中心,直到所成大像和小像中心都重合在像屏“+”的中心为止.
2)凹透镜的使用
本实验所使用的凹透镜刻度不在凹透镜中心平面上,故实验操作时记录凹透镜位置每组至少应记录两次,分别将凹透镜双面朝同一方向,记录平均值作为本组实验的凹透镜位置.
2.共轭法测量凸透镜焦距
如果物屏与像屏的距离b保持不
变,且b>4f,在物屏与像屏间移动凸
透镜,可两次成像.当凸透镜移至O1
处时,屏上得到一个倒立放大实像,
当凸透镜移至O2处时,屏上得到一个
倒立缩小实像,由共轭关系结合焦距
的高斯公式得:
实验中测得a和b,就可测出焦距f.光路如上图所示:
2.1实验数据记录
物屏位置P=106.61cm，·像屏位置Q=2.30cm
1 2 3 4 5 6
O1位置(cm) 87.4
5 87.3
8
87.6
87.4
8
87.3
8
87.50
O2位置(cm) 21.1
0 21.1
8
21.1
8
21.1
21.0
8
作编号：
GB8878185555334563BT9125X
W
作者：凤呜大王*
21.16
a=|O2-O1|(cm ) 66.3
5
66.2
66.4
2
66.3
8
66.3
66.34
2.2实验数据处理
计算得:
=66.33cm,b=104.31cm,f=15.53cm
其中:∆a=0.25cm，∆b=0.20cm
∆f==0.09cm
故f=15.53±0.09cm.
3.焦距仪测量凸透镜焦距
焦距仪光路图如右图所示,由几何
关系可得:,
且
故.
3.1实验数据记录
平行光管焦距f=550.000mm,玻罗版平行线距y=10.000mm
1 2 3 4 5 6
y1’(mm) 5.725 5.708 5.700 5.712 5.720 5.720 y2’(mm) 2.860 2.876 2.869 2.889 2.882 2.865 y’=|y1’-y2’|(mm) 2.865 2.832 2.831 2.823 2.838 2.855 3.2实验数据处理
计算得:
=2.841mm,f x==15.63cm
∆y,===0.018mm[2][3]
∆f x=f x×=0.11cm
故f x=15.63±0.11cm
4.自准法测量凹透镜焦距
如右图,物屏上的箭矢AB经凸透
镜L1后成虚像A,B,,图中O1F1=f1为L1
的焦距.现将待测凹透镜L2置于L1与
A1B1之间,此时,A,B,成为的L2虚物.若虚物A,B,正好在L2的焦平面上,则从L2出射的光将是平行光.若在L2后面垂直光轴放置一个平面反射镜,则最后必然在物屏上成实像A,,B,,.此时分别测出L2的位置及虚物的位置,则就是待测凹透镜的焦距f.[4]
4.1实验数据记录
物屏位置P=106.61cm,凸透镜位置O1=80.00cm
1 2 3 4 5 6
凹透镜位置O2,(cm) 66.04 66.10 66.12 65.89 66.06 66.12 凹透镜位置O2,,(cm) 65.00 65.17 64.86 64.91 65.06 65.14
65.52 65.64 65.49 65.40 65.56 65.43 O2=(cm)
虚物位置F(cm) 42.79 42.86 42.90 42.86 43.00 43.14 4.2实验数据处理
计算得:
=42.93(cm),=65.54(cm)
f=-||=-22.61(cm)
===0.11cm[2][3]
===0.15cm[2][3]
==0.18cm
故f=-22.61±0.18cm
5.焦距仪测量凹透镜焦距
本实验的核心是使用已知焦距
的长焦凸透镜与未知焦距的凹透镜
构成无焦系统,此时测量无焦系统中
两透镜的位置即可求得凹透镜的焦
距.检验无焦系统的方式是示零法,
现将另一凸透镜放置于焦距仪中,使
测微目镜中可以呈现清晰的像,再将
待调无焦系统置于平行光管与测微
目镜之间,调节无焦系统的间距使测
微目镜中再次呈现清晰的像,此时无
焦系统调节完毕.装置如上图所示.
5.1实验数据记录
长焦凸透镜位置O1=60.00cm,长焦凸透镜焦距F=31.60cm
凹透镜在左侧凹透镜在右侧
1 2 3 4 5 6
凹透镜位置O2(cm) 51.65 51.46 51.44 69.28 69.50 69.35 ∆f=|O1-O2|(cm) 8.35 8.54 8.56 9.28 9.50 9.35 5.2实验数据处理