用位移法测薄凸透镜焦距f

用位移法测薄凸透镜焦距f (测量实验)

一、实验目的

了解、掌握位移法测凸透镜焦距的原理及方法

二、实验原理

对凸透镜而言，当物和像屏间的距离L 大于4倍焦距时，在它们之间移动透镜，则在屏上会出现两次清晰的像，一个为放大的像，一个为缩小的像。分别记下两次成像时透镜距物的距离O 1、O 2(e=|O 1-O 2|)，距屏的距离O 1'、O 2'根据光线的可逆性原理，这两个位置是“对称”的。即

O 1=O 2'，O 2=O 1'

则：L －e= O 1 ＋O 2'＝２O 1＝２O 2'

O 1=O 2'＝(L －e)/２

而O 1'= L －O 1＝L －(L －e)/２＝(L+e)/2 把结果带入透镜的牛顿公式1/s+1/s'=1/f 得到透镜的焦距为L e L f 4/)(22-=

由此便可算得透镜的焦距，这个方法的优点是，把焦距的测量归结为对于可以精确测定的量L 和e 的测量，避免了在测量u 和v 时，由于估计透镜中心位置不准确所带来的误差。

三、实验仪器

1、带有毛玻璃的白炽灯光源S

2、品字形物屏P ： SZ-14

3、凸透镜L ： f=190mm(f=150mm)

4、二维调整架： SZ-07

5、白屏H ： SZ-13

6、通用底座： SZ-04

7、二维底座： SZ-02

8、通用底座： SZ-04

9、通用底座： SZ-04

四、仪器实物图及原理图（见图二）

五、实验步骤

1、把全部器件按图二的顺序摆放在平台上，靠拢后目测调至共轴，而后再使物屏P 和白屏H 之间的距离l 大于4倍焦距。

2、沿标尺前后移动L ，使品字形物在白屏H 上成一清晰的放大像，记下L 的位置a 1。

3、再沿标尺向后移动L ，使物再在白屏H 上成一缩小像，记下L 的位置a 2。

4、将P 、L 、H 转180度，重复做前三步，又得到L 的两个位置b 1、b 2。

5、分别把f=150mm 和f=190mm 的透镜各做一遍，并比较实验值和真实值的差异并分析其原因。

6、老师可选择更多规格的透镜进行实验。（选做）

六、数据处理

21a a e a -= ，21b b e b -=

l e l f a a 4/)(22-= ，l e l f b b 4/)(2

2-=

透镜焦距：2/)(b a f f f +=

图二