用自准法测薄凸透镜焦距

实验一用自准法测薄凸透镜焦距

一、头验目的

1、掌握简单光路的分析和调整方法

2、了解、掌握自准法测凸透镜焦距的原理及方法

3、掌握光的可逆性原理测透镜焦距的方法

4、掌握光的可逆性原理的光路调节

二、实验原理

（一）光的可逆性原理

当发光点（物）处在凸透镜的焦平■面时，它发出的光线通过透镜后将成为一束平行光。若用与主光轴垂直的平面镜将此平行光反射回去，反射光再次通过透镜后仍会聚丁透镜的焦平■面上，其会聚点将在发光点相对丁光轴的对称位置上。

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。借此原理可测量薄凸透镜的焦距，实验原理见图1-1

图1-1

当物P在焦点处或焦平■面上时，经透镜后光是平■行光束，经平■面镜反射再经透镜后成像丁原物P处（记为Q）。因此，P点到透镜中心O点的距离就是透镜的焦距f。

（二）自准法

如图1-2所示，将物AB放在凸透镜的前焦面上，这时物上任一点发出的光束经透镜后成为平行光,由平面镜反射后再经透镜会聚丁透镜的前焦平面上，得到一个大小与原物相同的倒立实像 A ' B'。此时，物屏到透镜之间的距离就等丁透镜的焦距f。

三、主要仪器及耗材

1:白光源S （GY-6A）

2:物屏P （SZ-14）

3:凸透镜L （f' =190 mm

4:二维架（SZ-07）或透镜架（SZ-08）

5:平面镜M底座（SZ-04）

四、实验内容和步骤

（一）实验内容

1、光学系统共轴的调节。

2、利用可逆性原理测薄透镜的焦距, 为：f a a2 a1

6:三维调节架（SZ-16）

7:二维平移底座（SZ-

02）

8:三维平移底座（SZ-

01）

分别记下P和L的位置a〔、a2；则焦距

3、将透镜转过180°，记下P和L的位置b1、b2；则焦距为£ b2 b.

(f a f b)

2

（二）实验步骤

1、光路如图1-3所示,

直丁导轨；

先对光学系统进行共轴调节，实验中，要求平■面镜垂

2、移动凸透镜，直至物屏上得到一个与物大小相等，倒立的实像；

3、调M镜，并微动L,使像最活晰且与物等大（充满同一圆面积）；

4、分别记下P和L的位置a〔、a2；

5、将P和L都转1800之后,

6、记下闵旺新的位置b、重复做前4步; b2；

7、计算：fa a2 a1f b b2 b〔

(f a f b)

五、数据处理与分析

1、实验数据记录表1-1 ,也可自拟表格；

2、按表格中所列各项利用高斯公式计算出透镜的焦距。求出f及f一后计算标准误差写成f=f也f形式；

3、分析实验结果，讨论误差形成原因。

表1-1自准法单位：厘米

次数

a1a2b1b2f n

1

2

3

平均值

f=+cm E f = %

六、实验注意事项

1、使用光学元器件要注意问题。例如，光学器件的镜面不要用手触及，光学器件易碎，要轻拿轻放，用完后光学器件要规整、整齐，放回原处等。

2、调共轴时，应先用目测粗调，调节速度可更快一点。

3、物面、透镜面、平■面镜三个平■面相互平■行且垂直光轴。

4、注意读数应以器件的中心为标准。

七、思考题

1、自准法测凸透镜焦距时，实验条件是什么？成像特点是什么？

2、如果物是物体而不是一点，则如何作自准直法测透镜焦距的光路图，如何判断物像重合。

3、透镜转过180。后，所测焦距是否一样，为什么？

5、自准法有哪些应用？