基于matlab仿真的薄透镜焦距测定实验研究
薄透镜测焦距实验报告
薄透镜测焦距实验报告薄透镜测焦距实验报告引言：薄透镜是光学实验中常用的器件，它具有将光线聚焦或发散的能力。
测量薄透镜的焦距是我们研究光学性质的重要一环。
本实验通过测量薄透镜的物距和像距，利用薄透镜公式计算焦距，以此来验证光学公式的准确性。
实验装置：本实验所需的实验装置包括：薄透镜、光屏、物体、尺子、光源、支架等。
其中，薄透镜是实验的核心器件，光源用于发射光线，光屏用于观察像的位置，物体用于产生光线。
实验步骤：1. 将光源放置在支架上，调整光源的位置和角度，使其射出的光线平行。
2. 在光源的正对位置放置薄透镜，调整薄透镜的位置，使光线通过透镜的中心。
3. 在薄透镜的一侧放置物体，调整物体的位置和高度，使其与透镜的光轴平行。
4. 在物体的另一侧放置光屏，调整光屏的位置，使其与透镜的光轴平行。
5. 移动光屏，观察在不同位置的光屏上形成的像，记录下光屏与透镜的距离和像的位置。
实验结果：根据实验步骤所得到的数据，我们可以计算出薄透镜的焦距。
根据薄透镜公式：1/f = 1/v - 1/u，其中f为焦距，v为像距，u为物距。
通过测量得到的物距和像距，代入公式中，即可求得焦距的数值。
实验讨论：在实验过程中，我们发现像的位置随着光屏与透镜的距离变化而变化。
当光屏与透镜的距离接近焦距时，像的位置会发生较大的变化。
这是因为在光线通过透镜时，会发生折射现象，从而导致像的位置发生变化。
此外，我们还观察到了透镜的物距和像距之间的关系。
当物距增大时，像距会减小，反之亦然。
这与薄透镜公式中的1/v和1/u的关系是一致的。
通过实验数据的分析，我们可以验证薄透镜公式的准确性。
实验总结：通过本次实验，我们学习了如何测量薄透镜的焦距，并验证了薄透镜公式的准确性。
实验过程中，我们需要注意光线的平行性、透镜的位置和角度的调整，以及物体和光屏的位置的调整。
这些步骤的准确性和精确度对于实验结果的准确性有着重要的影响。
通过实验，我们不仅加深了对光学原理的理解，还培养了实验操作的能力和数据分析的能力。
测量薄透镜焦距实验报告
测量薄透镜焦距实验报告测量薄透镜焦距实验报告引言：薄透镜是光学实验中常见的一个元件，它具有很多重要的应用，如成像、放大等。
测量薄透镜的焦距是我们研究透镜特性的基础，本实验旨在通过实际操作，测量薄透镜的焦距，并探究影响测量结果的因素。
一、实验原理薄透镜的焦距是指光线经过透镜后会聚或发散的位置。
根据薄透镜的成像公式，可以得到焦距与物距、像距之间的关系。
在实验中，我们将通过测量透镜的物距和像距来计算焦距。
二、实验器材1. 薄透镜2. 光源3. 物体4. 屏幕5. 尺子6. 实验台三、实验步骤1. 将实验台放置在平稳的桌面上，确保实验台水平。
2. 将光源放置在实验台的一侧，并调整光源位置，使光线射向透镜。
3. 在透镜的另一侧放置物体，并移动物体的位置，直到在屏幕上观察到清晰的像。
4. 使用尺子测量透镜与物体的距离，即为物距。
5. 使用尺子测量透镜与屏幕的距离，即为像距。
6. 重复上述步骤多次，记录每次的物距和像距。
四、实验数据处理1. 将实验中测得的物距和像距数据整理成表格。
2. 根据薄透镜成像公式，计算每次实验得到的焦距。
3. 对焦距数据进行统计分析，计算平均值和标准偏差。
五、实验结果与讨论通过实验数据处理，得到了多次测量的焦距数据。
根据数据计算，得到了平均焦距为XX，标准偏差为XX。
可以看出，实验结果的标准偏差较小，说明实验测量结果较为准确。
然而，在实验过程中可能会存在一些误差来源。
首先，光线的折射现象会产生一定的误差。
其次，透镜的制作和形状可能存在一定的偏差，也会对实验结果产生影响。
此外，实验者的操作技巧和观察能力也会对实验结果产生影响。
为了减小误差，可以采取以下措施。
首先，保持实验台的水平稳定，避免实验台晃动对实验结果产生干扰。
其次，使用光源和屏幕时，要确保光线的直线传播，避免光线的散射和干扰。
此外，可以多次重复实验，取平均值，以减小个别误差的影响。
六、实验结论通过本实验，我们成功测量了薄透镜的焦距，并得到了平均焦距为XX。
薄透镜焦距的测量实验报告7页
薄透镜焦距的测量实验报告7页实验目的：1、掌握薄透镜的基础知识，了解薄透镜的几何光学特性；2、学会利用具体实验设备实现薄透镜的焦距的测量；3、掌握误差分析的方法，明确测量结果的合理范围。
实验原理：凸透镜是出射光线会聚的镜头，凹透镜是出射光线会散的镜头。
一个薄透镜可以看成由无限多的圆环形元薄透镜叠合所组成，因此可分析一层圆环形元薄透镜对光线的折射与像的关系。
做实验时把透镜放在物屏和像屏之间，调整物距和像距，测量物距与像距的关系，求出薄透镜的焦距。
我们以三种方法来测量薄透镜的焦距。
方法一：凸透镜。
取一个凸透镜，用架子尺放置于离明显的小刻度处，在凸透镜前后各放置一张屏，并从激光源发出的光线在凸透镜中心穿过。
调节屏板和凸透镜距离，使得光线聚于屏幕上方的一个点，此时称屏板和凸透镜间的距离为物距 $p$，移动屏幕，调节其与凸透镜的距离，使得激光束聚于像屏上，此时称屏幕与凸透镜间的距离为像距 $q$。
此时凸透镜产生的像距量 $q_1$ 及式：$$q_1=\frac{f_1}{f_1-p}=\frac{p-f_1}{f_1}$$其中 $f_1$ 为凸透镜的焦距。
方法三：两组共面透镜。
当两组透镜共面时，取中间的透镜作为待测的薄透镜，且两组透镜间距相等，即$d_1=d_2$。
测得物距 $p$ 和像距 $q$ 后，薄透镜的焦距 $f$ 可以用下式求得：$$\frac 1 f=\frac 1 {f_1} +\frac 1 {f_2} $$实验步骤：1. 安装实验器材：将激光装置放在实验台上，亮度适中，使激光束不直接照射眼睛；2. 调节凸透镜位置并测量其焦距：调整三脚架高度，固定凸透镜。
微调测距器，将物移至离镜头 10 ~ 50 cm 的地方，调节屏板到使得激光束聚焦在屏幕上的距离，记录下物距 $p_1$。
升高物体放置架，将屏幕略微下移，调整其位置到使得激光束像直线走向，记录下像距 $q_1$。
重复以上操作 5 ~ 10 次，取平均值作为凸透镜的焦距 $f_1$。
薄透镜测焦距实验报告
薄透镜测焦距实验报告实验名称：薄透镜测焦距实验报告
实验目的：
1. 理解薄透镜成像原理；
2. 掌握薄透镜成像的基本规律；
3. 学会使用公式计算薄透镜的焦距。
实验器材：
1. 薄透镜；
2. 光源；
3. 物体；
4. 屏幕；
5. 尺子。
实验步骤：
1. 将物体放置在薄透镜的左侧；
2. 调整光源位置，使其照射在薄透镜的左侧；
3. 将屏幕放置在薄透镜的右侧；
4. 调节屏幕位置，使其可以观察到物体的清晰图像；
5. 测量薄透镜与物体、屏幕之间的距离，并记录下来；
6. 将物体的位置向薄透镜移动，寻找到使图像最为清晰的位置，并记录下来；
7. 重复步骤4、5、6三次，再取平均值作为最终的焦距。
实验结果：
观察到物体在不同距离下的清晰图像，并根据测量数据计算出
薄透镜的焦距。
实验分析及结论：
通过实验可以得出，薄透镜成像的基本规律是：物距与像距之
积等于焦距的平方，即f=pq/(q+p)。
利用这个公式可以计算出薄透
镜的焦距。
实验中可能出现的误差主要来自于测量物距、像距和屏幕距离的不准确，以及薄透镜实际并非完美的理想模型。
在实验中应尽量提高测量精度，减小误差。
通过本次实验，我深入理解了薄透镜成像的基本原理和规律，并通过实践掌握了使用公式计算薄透镜的焦距的方法。
这将对我今后的学习和工作都有所帮助。
测薄透镜焦距实验报告
测薄透镜焦距实验报告
实验目的：
通过测量薄透镜的物距和像距，计算出其焦距，验证薄透镜公式。
实验器材：
薄透镜、光学台、目镜、卡尺、灯泡、电极丝、透镜架、毛玻璃纸等。
实验步骤：
1.将透镜架放在光学台上，调整透镜架的高度，使透镜的中心与光轴重合。
2.调整灯泡和电极丝的距离，使射出来的光线尽可能平行，并将光线通过透镜。
在透镜另一端放置一张毛玻璃纸。
3.将目镜放到透镜的一侧，在透镜的近焦点处调节目镜，找到清晰的像点，记录下物距和像距的值。
4.再将目镜放到透镜的另一侧，在透镜的远焦点处重复步骤3。
5.通过测量得到的物距和像距，计算出透镜的焦距。
实验结果：
物距p（cm）像距q（cm）
30.1 20.3
50.0 33.1
80.3 53.0
通过计算得到透镜的焦距f的值为14.8cm，14.7cm和14.9cm，取平均值得到透镜的焦距f=14.8cm。
实验结论：
通过实验测量得到的焦距值与理论值十分接近，验证了薄透镜
公式的正确性。
实验中还发现，当物距和像距相等时，透镜的焦
距就是它们的值。
实验反思：
实验中需要在光线测量和数据处理上花费较多耐心和时间，尤
其是射出的光线不够平行时，需要反复调节才能测量到准确值。
此外，在后续的数据处理中，在计算透镜的焦距时，需要对多次
测量的值取平均值，避免因为个别数据的偏差影响结论的正确性。
薄透镜焦距的测定的实验报告
薄透镜焦距的测定的实验报告薄透镜焦距的测定的实验报告引言：薄透镜是光学实验中常用的一个器件，它具有重要的光学特性，如焦距等。
本实验旨在通过实际操作，测定薄透镜的焦距，并探究焦距与透镜的形状、折射率之间的关系。
实验装置和原理：实验中，我们使用了一块薄透镜、一支光源、一块屏幕和一把尺子。
薄透镜是一种中央较薄，边缘较厚的透镜，它可以将光线聚焦或发散。
透镜的焦距是指在无穷远处的物体上，透镜将光线聚焦到焦点上的距离。
实验步骤：1. 将薄透镜放置在光源和屏幕之间，确保光线能够通过透镜。
2. 调整透镜与屏幕的距离，使得在屏幕上可以清晰观察到透镜所成的像。
3. 将透镜与光源、屏幕之间的距离称为物距（u），并记录下来。
4. 移动屏幕，调整距离，直到观察到的像清晰锐利。
5. 记录下此时屏幕与透镜的距离，称为像距（v）。
6. 重复以上步骤多次，取不同的物距和像距的组合，以获得更准确的结果。
数据处理：根据薄透镜的公式，我们可以计算出焦距（f）与物距（u）和像距（v）的关系：1/f = 1/v - 1/u通过实验测得的数据，我们可以利用上述公式计算出每组数据对应的焦距，并计算出平均值。
结果与分析：在实验中，我们测得了多组不同的物距和像距数据，并计算出了相应的焦距。
通过对这些数据的分析，我们可以得出以下结论：首先，焦距与透镜的形状有关。
当透镜的形状变化时，焦距也会相应地改变。
例如，凸透镜的焦距为正值，而凹透镜的焦距为负值。
其次，焦距与透镜的折射率有关。
折射率是介质对光的折射能力的度量，与透镜的材料有关。
我们可以发现，当折射率增大时，焦距也会相应增大。
此外，通过对多组数据的平均值计算，我们可以得到更准确的焦距。
实验中，我们可以看到不同的物距和像距对应的焦距有一定的差异，这是由于实验误差等因素所致。
通过取平均值，我们可以减小这些误差的影响，得到更可靠的结果。
结论：通过本实验，我们成功测定了薄透镜的焦距，并探究了焦距与透镜的形状、折射率之间的关系。
测薄透镜焦距实验报告
测薄透镜焦距实验报告目录- 实验目的- 实验原理- 透镜焦距的定义- 使用薄透镜测定焦距的原理- 实验器材- 实验步骤- 步骤一：准备工作- 步骤二：安装实验装置- 步骤三：测量- 实验结果与分析- 实验结论- 实验总结实验目的本实验旨在通过测量薄透镜的焦距，掌握薄透镜的焦距测定方法，加深对光学知识的理解。
实验原理透镜焦距的定义透镜焦距是指透镜将平行光线聚焦到焦点上的距离，通常用f表示。
使用薄透镜测定焦距的原理当物体远离透镜很远时，其像会成像在焦点附近，测量物体与透镜之间的距离和像与透镜之间的距离，即可计算出透镜的焦距。
实验器材1. 薄透镜2. 光源3. 牛顿环实验装置4. 尺子实验步骤步骤一：准备工作1. 将实验器材摆放在实验台上，确保稳定。
2. 确认各器材连接正确，光源亮度适中。
步骤二：安装实验装置1. 将薄透镜放置在合适的位置。
2. 调节光源位置，使得光线射向透镜。
步骤三：测量1. 将物体放置在光源前方一定距离处。
2. 在像方放置屏幕，并移动屏幕位置找到清晰像。
3. 测量物体与透镜之间的距离和像与透镜之间的距离。
实验结果与分析通过实验测得的数据，我们可以利用透镜公式进行计算，得出透镜的焦距。
实验结论本实验通过简单的薄透镜焦距测量，掌握了薄透镜的焦距测定方法，加深了对光学知识的理解。
实验总结通过这次实验，我深刻认识到了实验操作的重要性，以及实验结果的验证对于理论知识的巩固作用。
希望在今后的实验中能够更加认真地进行每一步操作，提高实验的准确性和实用性。
论薄透镜焦距的测定 实验论文
论薄透镜焦距的测定方法摘要：大学物理实验中对于薄透镜焦距的测定方法有好几种，在做完这个实验后发觉这几种方法各有优缺点，我就对这个问题进行了查找资料、理论分析以及实验验证。
本文就凹透镜的焦距测定的物距像距法、两次成像法和自准值法进行了实验研究及结果分析，讨论了这几种测定方法的优缺点。
关键词：焦距物距像距法两次成像法自准值法一、对这几种方法进行理论分析1.物距像距法实验的实物作为光源（发光物体），发散的光经会聚透镜后，在一定条件下成像，可用白屏接取实像，通过测定物距和像距，由得可利用公式可求出焦距。
下图为光路图：因为这种方法得出的实像是用人眼来观测得到，由于每个人对同一的像有着不同的视觉差，这样实验就会有着一定的误差。
各处的距离均从透镜中心量取，同时在物距像距的测量是用精度不高的米尺，同样会对实验造成一定的误差。
再次，物距像距在测量的时候是把透镜看成无限薄的，近似地用从透镜光心算起的距离来代替，所以这也存在一定误差。
这样看来这种方法能较精准地测焦距。
2.两次成像法为了避免因透镜中心位置不易确定而在测量中引进误差，两次成像法是使物体和白屏之间的距离D>4f,会聚透镜置于物体和白屏之间，移动透镜到Ⅰ位置时，白屏上接到清晰放大的实像；移动到Ⅱ的位置时，白屏上接到清晰缩小的实像，d为两个位置Ⅰ、Ⅱ之间的距离。
由得可求得薄透镜的焦距，下图为光路图这个方法只要测出d和D即可求出焦距，而且这种方法可以不用考虑透镜的厚度问题，比物距像距法准确度高。
误差达到1%左右。
3.自准值法在透镜L侧放置一用光源照亮的物屏，使物屏与主光轴垂直，在透镜L另一侧放置一平面镜M移动透镜L使物屏上呈现一个与原物P大小相同的倒立实像，此时物屏与透镜之间的距离就等于透镜的焦距。
即f=∣S∣。
下图为实验光路图这种方法利用实验装置本身的调节使之产生平行光又通过待测透镜聚焦而直接得到焦距，并且这种方法的实像和虚像可以得到很好的比较，并且只需测量一次距离，所以精度是较准确，该法测量误差在1%～5%之间。
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测量次序测量量物距S 像距S 焦距ff1-30.00 31.20 15.292 -33.50 27.40 15.07 14.943 -52.00 20.90 14.914 -54.00 19.62 14.395 -27.00 33.90 15.032 像方焦距标准不确定度的分析∑( f i′- f ′)2f ′的 A 类标准不确定度为: U A (f ′) = = 0.15cm(n = 5)n(n-1)B类不确定度: U B(f′) = ＝0.03cm0.05cmf ′的总标准不确定度为: U C(f′)= U2A(f′)+U2B(f′) = 0.15cm 故测得的透镜的像方焦距为: f ′= (14.94 ±0.15)cm .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测量次序测量量L d ff1110.00 74.00 15.052100.00 62.94 15.1015.04 398.00 60.91 15.04492.51 54.67 15.05597.00 60.00 14.972B类不确定度: U B(f′)= Δ仪＝0.05cm＝0.03cm (测量均匀分布取C= 3);f ′的总标准不确定度为: U C(f′)= U2A(f′)+U2B(f′) = 0.04cm故,测得透镜的像方焦距为: f′= (15.04 ±0.04)cm .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.采用多次测量求平均值可以减少误差, 由测量的不确定度可以确定测量的误差在允许的范围之内f ′的 A 类标准不确定度为U A( f ) 0.02cm(n 5)。
薄透镜焦距的测量实验报告
一、实验目的1. 掌握测量薄透镜焦距的基本方法。
2. 学会调节光学系统的基本方法。
3. 了解调节系统共轴的重要性及方法。
4. 通过实验加深对透镜成像原理的理解。
二、实验原理薄透镜的焦距是指透镜的光心到焦点的距离。
根据薄透镜成像公式，当物距u大于2倍焦距2f时，透镜成倒立、缩小的实像；当物距u等于2倍焦距2f时，成倒立、等大的实像；当物距u介于f和2f之间时，成倒立、放大的实像；当物距u等于焦距f时，不成像。
本实验采用以下方法测量薄透镜焦距：1. 自准直法：利用透镜的光学特性，通过调节物距和像距，使物体通过透镜成像在透镜的另一侧，从而确定焦距。
2. 物距像距法：通过测量物距和像距，根据薄透镜成像公式计算焦距。
3. 贝塞尔法：通过移动透镜，使物体成像在像屏上两次，分别得到放大像和缩小像，根据像距和物距的关系计算焦距。
三、实验仪器1. 薄透镜2. 平面反射镜3. 物屏4. 狭缝板5. 光具座6. 刻度尺7. 计算器四、实验步骤1. 共轴调节：将光源、狭缝板、透镜、平面反射镜依次放置在光具座上，调整各元件的位置，使它们共轴。
2. 自准直法测量焦距：a. 将物屏放置在透镜的一侧，调整物距，使物体通过透镜成像在另一侧的像屏上。
b. 移动透镜，使像清晰，记录物距和像距。
c. 重复上述步骤，测量多组数据。
3. 物距像距法测量焦距：a. 将物屏放置在透镜的一侧，调整物距，使物体通过透镜成像在另一侧的像屏上。
b. 记录物距和像距。
c. 重复上述步骤，测量多组数据。
4. 贝塞尔法测量焦距：a. 将物屏放置在透镜的一侧，调整物距，使物体通过透镜成像在另一侧的像屏上。
b. 移动透镜，使像清晰，记录物距和像距。
c. 再次移动透镜，使像清晰，记录物距和像距。
d. 重复上述步骤，测量多组数据。
五、数据处理1. 自准直法：根据测量数据，计算物距和像距的平均值，代入薄透镜成像公式计算焦距。
2. 物距像距法：根据测量数据，代入薄透镜成像公式计算焦距。
薄透镜焦距的测量实验报告误差分析
薄透镜焦距的测量实验报告误差分析
薄透镜焦距的测量实验报告误差分析主要包括以下几个方面：
1. 实验仪器误差：实验中所使用的仪器可能存在读数误差、刻度误差等。
对于测量焦
距的仪器，如凸透镜、屏幕等，需要确定其误差范围。
2. 实验条件误差：实验环境的温度、湿度等条件变化，可能对实验结果产生一定的影响。
尽量保持实验环境的稳定，减小这方面误差的影响。
3. 人为误差：实验操作过程中，由于人为操作不精确或者读数不准确等因素，可能对
实验结果产生一定的误差。
通过多次实验并取平均值，可以减小人为误差的影响。
4. 光源误差：实验中所使用的光源可能存在一定的偏差。
可以选用稳定度较好的光源，尽量减小光源引起的误差。
5. 计算误差：在实验数据处理过程中，计算公式的使用以及精度的要求也可能引入一
些误差。
需要确保计算公式的准确性，并注意计算精度。
为减小误差，可以采取以下措施：
1. 使用高精度的仪器和测量设备，尽量减小仪器误差和人为误差。
2. 保持实验环境的稳定，尽量减小环境条件的变化对实验结果的影响。
3. 选用稳定度好的光源，尽量减小光源误差。
4. 进行多组数据的测量，取平均值以减小误差。
5. 在数据处理过程中，采用合适的计算公式和精确的计算方法。
通过以上措施的综合使用，可以有效降低误差，提高实验结果的准确性。
测薄透镜焦距实验报告
一、实验目的1. 掌握测量薄透镜焦距的基本方法。
2. 学会调节光学系统的基本方法。
3. 了解调节系统共轴的重要性及方法。
二、实验原理薄透镜的焦距是指透镜中心到焦点的距离。
测量薄透镜焦距的方法主要有以下几种：1. 自准直法：利用透镜成像原理，当物距等于焦距时，物体通过透镜成像后，像与物体大小相等，且为实像。
通过测量物体与像的距离，即可计算出焦距。
2. 物距像距法：根据透镜成像公式，当物距u和像距v确定时，可以计算出焦距f。
公式为：1/f = 1/u + 1/v。
3. 贝塞尔法（位移法）：在物距大于4倍焦距的条件下，移动透镜位置，使像屏上出现两次清晰的像，一次为放大像，一次为缩小像。
测量透镜的位移量，根据物像的共轭对称性质，可以计算出焦距。
三、实验仪器1. 光具组（包括滑块、支架）2. 薄透镜3. 平面反光镜4. 白炽光源5. 狭缝架6. 物屏7. 刻度尺四、实验步骤1. 将灯光滑块固定，并将狭缝板滑块置于灯源前，记录狭缝板的位置。
2. 将透镜滑块置于狭缝板前，再将平面镜滑块置于透镜前，形成狭缝板-透镜-平面镜的顺序置于桌面上的刻度尺边缘，固定平面镜的位置。
3. 移动透镜的位置，直到反射到狭缝板上的像清晰为止，固定透镜位置，记录透镜位置。
4. 移动狭缝板的位置，固定后重复上一步骤，记录上三组数据。
5. 撤去平面镜，放上物象板，将狭缝板移回灯源前，调整灯源及狭缝板的位置，使得狭缝板上的像清晰。
6. 移动透镜的位置，使像屏上出现两次清晰的像，一次为放大像，一次为缩小像。
记录透镜的位置和像屏的位置。
7. 根据实验数据，计算透镜的焦距。
五、实验数据及结果1. 狭缝板位置：10cm2. 透镜位置与狭缝板距离：a. 第一次：20cmb. 第二次：25cmc. 第三次：30cm3. 物象板位置与透镜距离：a. 放大像：50cmb. 缩小像：75cm4. 计算透镜焦距：a. 自准直法：f = 10cmb. 物距像距法：f = 15cmc. 贝塞尔法：f = 20cm六、实验分析1. 通过实验，掌握了测量薄透镜焦距的基本方法，包括自准直法、物距像距法和贝塞尔法。
薄透镜焦距的测定物理实验报告
薄透镜焦距的测定物理实验报告一、实验目的1、掌握测量薄透镜焦距的几种方法。
2、加深对薄透镜成像原理的理解。
3、学会使用光学仪器进行测量和读数。
4、培养实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理1、薄透镜成像公式当薄透镜置于空气中时，其成像公式为：＄＼frac{1}｛u} ＋＼frac{1}｛v} ＝＼frac{1}｛f}＄，其中$u$为物距，＄v$为像距，＄f$为焦距。
2、自准直法当物屏上的物点位于凸透镜的焦平面上时，从物点发出的光线通过凸透镜后成为平行光，若在透镜另一侧放置一与主光轴垂直的平面镜，平行光经平面镜反射后沿原路返回，再次通过透镜后成像于物屏上，此时物屏与透镜之间的距离即为透镜的焦距。
3、物距像距法当物距和像距分别为$u$和$v$时，通过测量物距和像距，利用成像公式可计算出透镜的焦距$f$。
4、共轭法移动凸透镜，在物屏和像屏上分别得到大像和小像，根据物像共轭关系，即大像的物距等于小像的像距，大像的像距等于小像的物距，可列出方程组求解出焦距$f$。
三、实验仪器光具座、凸透镜、凹透镜、光源、物屏、像屏、平面反射镜等。
四、实验内容及步骤1、自准直法测凸透镜焦距（1）将凸透镜固定在光具座的一端，在凸透镜的另一侧放置物屏，并在凸透镜与物屏之间插入平面反射镜，使平面镜与光具座垂直。
（2）移动物屏，使物屏上的物点位于凸透镜的焦平面上，此时在物屏上会出现一个与物等大、倒立的清晰像。
（3）测量物屏与凸透镜之间的距离，即为凸透镜的焦距$f_1$，重复测量三次，求平均值。
2、物距像距法测凸透镜焦距（1）在光具座上依次放置光源、凸透镜和像屏，使光源位于凸透镜的一侧，像屏位于凸透镜的另一侧。
（2）移动凸透镜，使光源通过凸透镜在像屏上成清晰的像。
（3）分别测量物距$u$和像距$v$，根据成像公式计算出凸透镜的焦距$f_2$，重复测量三次，求平均值。
3、共轭法测凸透镜焦距（1）在光具座上依次放置光源、物屏、凸透镜和像屏，使物屏和像屏之间的距离大于$4f$。
薄透镜焦距的测定物理实验报告
薄透镜焦距的测定物理实验报告实验目的：本实验的目的是通过测定薄透镜的焦距，研究薄透镜的成像规律，并掌握焦距的测定方法。
实验原理：薄透镜是由凹凸两个球面所组成，其中一面的曲率半径较大，称为凸面，另一面的曲率半径较小，称为凹面。
薄透镜的厚度相对于焦距来说是非常小的，因此可以近似认为是无厚度的。
光线在透镜中的传播可以利用折射定律来描述，即入射角和折射角满足sinθ₁/sinθ₂=n₂/n₁，其中n₁和n₂分别为透镜两边的折射率。
对于薄透镜来说，其折射率可以由透镜材料的折射率来近似表示。
对于平凸透镜，在透镜的两边分别有一个焦点，分别称为前焦点和后焦点。
当物体距离透镜远时，物体距离透镜一侧焦点足够远，光线近似于平行光线，此时透镜会将光线聚焦到另一侧焦点上，成像为实像。
当物体距离透镜一侧焦点足够近时，透镜会将光线发散，成像为虚像。
根据薄透镜成像规律可以推导出薄透镜的公式：1/f=1/v-1/u，其中f为焦距，v为像距，u为物距。
实验器材：1.薄透镜2.物体3.尺子或测微尺4.白纸实验步骤：1.将薄透镜平放在桌面上。
2.选择一个物体放置在透镜的前方，距离透镜一段距离。
3.在透镜的后方放置一张白纸，以便观察成像情况。
4.调整透镜与物体的距离，直到在白纸上观察到清晰的成像。
5.测量物距u和像距v。
6.重复以上步骤几次，以取得更多的数据。
实验数据处理与分析：根据薄透镜焦距公式1/f=1/v-1/u，可以将实验数据代入计算焦距f 的值。
根据实验数据绘制焦距与物距的图像，通过拟合直线来确定焦距的值。
实验结论：通过本次实验，我们成功测定了薄透镜的焦距，并验证了薄透镜成像规律。
实验结果与理论值吻合较好，实验步骤简单易行，可以有效地测定薄透镜的焦距。
实验中可能存在的误差：1.在实验中，由于测量误差和人为因素的影响，测量得到的数据可能存在一定的误差。
2.实际上，薄透镜的焦距可能会受到透镜本身的质量和形状的影响，这也可能导致测量数据与理论值存在一定的偏差。
薄透镜焦距的测量实验报告
薄透镜焦距的测量实验报告薄透镜焦距的测量实验报告一、引言透镜是光学仪器中的重要组成部分，其焦距是透镜的重要光学参数之一。
透镜焦距的准确测量对于光学仪器的设计和制造具有重要意义。
本实验旨在通过薄透镜焦距的测量，掌握透镜焦距的测量方法，了解透镜成像的原理和规律，加深对光学仪器中透镜的认识和理解。
二、实验原理薄透镜焦距的测量可以通过物距-像距法来实现。
当物体位于透镜前方时，光线经过透镜后会形成一个清晰的实像。
此时，可以通过测量物体到透镜的距离（物距）和实像到透镜的距离（像距），并根据透镜成像公式计算出透镜的焦距。
透镜成像公式为：1/f=1/u+1/v，其中f为透镜焦距，u为物距，v为像距。
当物体位于透镜前方时，物距u为正数，像距v也为正数；当物体位于透镜后方时，物距u为负数，像距v也为负数。
因此，在计算透镜焦距时，需要考虑物距和像距的符号。
三、实验步骤1.搭建实验光路：将光源、光具座、透镜和光屏依次放置在实验台上，并调整它们的高度，使光线能够垂直通过透镜。
2.测量物距和像距：将物体放置在透镜前方，移动光屏，直到在光屏上观察到清晰的实像。
此时，测量物体到透镜的距离（物距）和实像到透镜的距离（像距）。
3.计算焦距：根据透镜成像公式，计算出透镜的焦距。
为了减小误差，需要进行多次实验，并求出焦距的平均值。
4.绘制光路图：根据实验数据，绘制出物体、透镜和实像之间的光路图。
四、实验结果与分析表1 实验数据记录表有一定的可行性和精度。
在本实验中，通过多次测量并计算焦距的平均值，可以得到较为准确的实验结果。
然而，由于实验过程中存在误差和不确定性，如光源和光屏的调整误差、测量误差等，因此实验结果仍存在一定的误差。
为了提高实验精度，可以采用更精确的测量仪器和方法，如使用显微镜观察实像的位置等。
根据实验数据绘制的光路图如下所示：图1 光路图五、结论本实验通过物距-像距法测量了薄透镜的焦距，掌握了透镜焦距的测量方法，了解了透镜成像的原理和规律。
测薄透镜焦距实验报告
测薄透镜焦距实验报告测薄透镜焦距实验报告引言：光学是一门研究光的传播规律和光与物质相互作用的学科，而透镜则是光学实验中常见的工具。
透镜的焦距是透镜的一个重要参数，测量透镜焦距的实验是光学实验中的基础实验之一。
本实验旨在通过测量薄透镜的焦距，加深对透镜的理解，并巩固光学知识的应用。
实验目的：1. 学习使用凸透镜和凹透镜；2. 掌握测量薄透镜焦距的方法；3. 理解薄透镜的成像原理。
实验器材：凸透镜、凹透镜、光屏、小孔屏、白纸、尺子、光源等。
实验原理：薄透镜是一种厚度相对较小的透镜，它可以分为凸透镜和凹透镜两种。
凸透镜具有收敛光线的作用，而凹透镜则具有发散光线的作用。
在实验中，我们将使用凸透镜进行测量。
根据薄透镜成像原理，我们知道，当光线通过凸透镜时，会发生折射和聚焦，形成实像或虚像。
焦距是指光线经过透镜后聚焦成像的距离。
在实验中，我们将通过测量透镜的焦距，来验证透镜成像的原理。
实验步骤：1. 将凸透镜放置在透镜架上，调整透镜与光源之间的距离，使得透镜能够接收到光源发出的光线。
2. 在透镜的一侧放置一个小孔屏，调整小孔屏的位置，使得通过小孔屏的光线能够通过透镜。
3. 在透镜的另一侧放置一个光屏，调整光屏的位置，使得通过透镜折射的光线能够在光屏上形成清晰的像。
4. 使用尺子测量透镜与小孔屏、透镜与光屏之间的距离，记录下这些距离。
5. 移动小孔屏和光屏的位置，再次调整光线的入射角度，使得透镜能够形成更清晰的像。
6. 重复步骤4和步骤5，测量多组数据。
实验数据处理：根据实验数据，我们可以计算出透镜的焦距。
根据薄透镜成像公式：1/f = 1/v - 1/u其中，f是焦距，v是像距，u是物距。
根据实验数据，我们可以代入公式，求解焦距。
实验结果与讨论：根据实验数据处理的结果，我们可以得出凸透镜的焦距为X。
通过对比理论值和实验值，我们可以发现实验值与理论值的误差较小，说明实验结果较为准确。
在实验中，我们还可以观察到透镜成像的特点。
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其 中
是 像 方 焦 距 为 物 方 焦 距 ， ｓ 为像
距， ｓ 为物 距 。上 式 中 的各 线 距 均 从 透 镜 中 心量 起， 与光线 进行方 向一 致 为 正 ， 反之 为 负 。如 图 １
所示 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ ０１ － － ０ ９
即为实 物 ， 此 时像 距 ｓ 小 于 ０， 即此 时不 能 成 实 像， 即“ 实 物成 虚像 ” 。２ ） 在物 距 ０ ＜ｓ＜ｆ（ ｆ＝ ２ ５ ｃ ｍ） 的情 况下 ， 即为 虚物 ， 此 时像 距 ｓ ＞０， 即
ｌ
了误差 理 论 分 析 ， 并对 其进行 了 ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ仿 真 Ｊ 。 从而得 出了透镜 焦距 测定 的实验 条件 。该结 论应
用到 实际教 学实验 中 ， 发现 效果 明显 。
ｆ —～～ ：
人
尸 ，
。
１ 透镜 的成像规律 的 ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ 仿 真
第２ ８卷 第 ３期 ２ ０ １ ５年 ６月
大
学
物
理
实
验
Ｖ０ １ ． ２ ８ Ｎ ｏ ． ３
Ｐ ＨＹＳ Ｉ ＣＡ Ｌ ＥＸＰ ＥＲ Ｉ ＭＥＮ Ｔ ０Ｆ Ｃ０ Ｌ Ｌ Ｅ ＧＥ
Ｊ ｕ ｎ． ２ ０ １ ５
文章编号 ： １ ０ ０ ７ － ２ ９ ３ ４ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３ － ０ １ ０ ８ － ０ ３
图 ２ 辅 助 透 镜 成 像 法
在傍轴 光线 （ 与 光轴 很 近 而且 和光 轴 的 夹 角
很小 的 光 线 ）的 条 件 下 ， 薄 透 镜 成 像 的 高 斯 公
式为：
＋ ：１ （ １ ）
图 ２直观地 描 述 了透镜 的成 像 规 律 ， 对 凸 透
镜 而言 ， （ １ ） 当 ０ ＜（ ｓ ）＜ｆ时 ， 像距 Ｓ ＜０ ， 成 虚 像， 且 Ｉ Ｊ 随着 Ｊ Ｊ的增 大 而增 大 。 （ ２ ） 当 Ｉ Ｓ Ｉ＞ ｆ时 ， 像距 Ｓ ＞ ０ ， 成 实像 ， 且 ｌ ｓ Ｉ随着 ｌ ５ ｌ的 增 大而减 小 。 对 凹透镜 而言 ， １ ） 在 物距 Ｓ 小 于 ０的情 况 下 ，
ｌ ａ ｂ数值模 拟的方法 直观 的展示 了透镜成像规律 及实验 中各物理 量与误差 的关 系。该 结果能够 加深学
生 对 实 验 的理 解 和把 握 。
关
键
词： 薄透镜的焦距 ； 成像 ； ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ 仿真； 误差
文献标志码 ： Ａ Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． １ ４ １ ３ ９ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｃ ｎ ２ ２ — １ ２ ２ ８ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ３ ． ０ ３ １
基 于 ｍａ Байду номын сангаас ｌ ａ ｂ仿 真 的 薄 透 镜 焦 距 测 定 实 验 研 究
陈立刚 ， 冯伟伟 ， 张玉婷 ， 聂 申栋
（ １ ． 滨州学 院， 山东 滨州 ２ ５ ６ ６ ０ ０； ２ ． 长春理工 大学 ， 吉林 长春 １ ３ ０ ０ ０ ０ ）
摘
要： 薄透镜焦距测定实验 中， 关 于合适实验条件 的选 择是精确测定 焦距 的关键 环节 ， 利 用 ｍａ ｔ —
上 式 即为 物距 与像距 同焦 距绝 对误 差 变化关
系的公 式 。利用该 公 式 ， 运 用 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ软 件进 行 仿真 ， 可 得 出薄 凸 透镜 ， 凹透镜 焦 距 绝 对 误 差 ４ 厂
与 物距 Ｓ 之 间 的变化 关 系图线 ， 如图 ５ ， 图 ６所 示 。 图 ５表 明 了 ： 在 物 距 ｓ＝ 一 ３ ０ ｃ ｍ处 ， 即物 距 为 二 倍 焦距 时 ， 此 时测 量 误 差 ４ 厂最小为 ０ ； 在 ｆ ＜ｌ ｓ
Ｉ＜２ 厂 时， ４ 厂 ＜０， 表 明测 量值 比理 论值 要偏 小 ， 在 ｌ ｓ ｌ ＞２ ｆ时 ， △ 厂 ＞０， 表 明测 量值 比理 论值 要
基金项 目：国 家 自然 科 学 基 金 （ ４ １ ２ ０ １ ３ ６ ８）山 东 省 高 校 科 研 发 展 计 划 （ Ｊ １ ４ Ｌ Ｊ ０ ２） ， 滨 州学 院教 研项 目（ Ｂ Ｙ Ｊ Ｙ ＷＺ ２ ０ １ ２ １ １ 、
Ｂ Ｙ Ｊ Ｙ Ｚ Ｄ ２ Ｏ １ ２ １ ４）
基于， ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ仿真的薄透镜焦距测定实验研究
此时成 实像 。即“ 虚 物成实像 ” ， 并且 像 距 ｓ 随 物 距 是单 调递 增 的。３ ） 在 物 距 Ｓ＞厂 时， 像 距 ＜
０ ， 即此时 “ 虚 物 成虚 像 ” ， 并 且像 距 ｌ ｓ Ｉ随 物 距 是 单调递 减 的 。由此 ， 我们 可 以得 出 ： 若想 采用 辅 助 透镜法 实 现 凹透 镜 焦距 的测 量 ， 就 需 要 用 到 图 ３中的实线 部分 。
中图分类号 ： Ｏ４ － ３ ４
在 目前 大学 物 理 实验 中 ， 测 量 薄 透镜 焦 距 是 所 有 普 通 高 等 院 校 所 要 求 开 设 的 基 本 物 理 实
验 Ｊ 。在 实 际 教 学 中发 现 ， 发 现 大 部 分 学 生 对
薄凸透 镜焦距 的测 定完 成熟 练 ， 操作 顺 利 ， 且 误差 较小 ， 都 能很 好 地 掌 握 。但 对 利 用 辅 助 透镜 法 测
量 凹透 镜焦 距总 是 不 能 在有 限 的时 间 内完 成 ， 即
图１ 高斯公式各参量示意图
使完成 ， 数 据处理 结果 显示 误差很 大 。究其原 因 ，
主要是对 运 用物距 像距 法测 量 凹透镜 焦距 的实验
根据 ｆ ＝－ ｆ 由 （ １ ）式 即可求 出透镜 焦距 ：
，
条件不 能很 好地选 取 。 本 文对 透 镜 成 像 公 式 进 行 了理 论 分 析 与仿
真， 直 观得 出透镜 的成像 规 律 。由成像 公式 ， 进行
厂 ＝ Ｓ
— Ｓ
（ ２ ）
此为 薄透镜 焦距 测量 实验 的基本 公式 。我 们
对该公 式利 用 ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ进行 了数 值仿 真 。