用自准法测薄凸透镜焦距
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、加深对薄透镜成像原理的理解。
2、学习几种测量薄透镜焦距的方法。
3、掌握光学实验中的基本测量技术和数据处理方法。
二、实验原理1、薄透镜成像公式当光线通过薄透镜时，遵循薄透镜成像公式：＄＼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发出的光线经透镜折射后，变成平行光，若在透镜后面垂直于光轴放置一个平面反射镜，此平行光将沿原路返回，再次通过透镜后仍成像于物屏上的物点处。
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，代入薄透镜成像公式可求得焦距＄f$ 。
4、共轭法移动透镜，在物屏和像屏之间分别得到放大和缩小的清晰像。
根据光路可逆原理，两次成像时物距和像距互换，利用公式＄＼frac{u ＋ v}｛4}＄可计算出焦距。
三、实验仪器光具座、凸透镜、凹透镜、物屏、像屏、平面反射镜、光源等。
四、实验内容与步骤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，使物屏上的十字叉丝清晰可见。
（2）在凸透镜后面垂直于光轴放置平面反射镜。
（3）沿光具座移动物屏，直到在物屏上再次看到清晰的十字叉丝与原物大小相等、方向相反。
（4）记录此时物屏与凸透镜的位置，两者之间的距离即为凸透镜的焦距。
（5）重复测量三次，计算焦距的平均值。
2、物距像距法测凸透镜焦距（1）将凸透镜固定在光具座的中间位置。
（2）在凸透镜的一侧放置物屏，另一侧放置像屏。
（3）移动物屏和像屏，直到在像屏上得到清晰的像。
（4）记录物屏和像屏的位置，分别得到物距＄u$ 和像距＄v$ 。
（5）代入薄透镜成像公式计算焦距，并重复测量三次，计算平均值。
3、共轭法测凸透镜焦距（1）将物屏固定在光具座的一端，凸透镜放在光具座中间附近。
实验二几何光学参数测量实验
实验二几何光学参数测量实验一、实验目的：1.掌握简单光路的分析和调整方法2.了解、掌握自准法测薄凸透镜焦距及自组显微镜的原理和方法二、实验原理1.自准法测薄凸透镜焦距f当发光点（物）P处在凸透镜L的前焦平面时，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M将此平行光反射回去，反射光再次通过透镜后仍会聚于透镜的前焦面上，其会聚点将在发光点相对于光轴的对称位置上。
2. 自组显微镜物镜L o的焦距f o很短，将F1放在它前面距离略大于f o的位置，F1经L o后成一放大实像F’1，然后再用目镜L e作为放大镜观察这个中间像F’1，F’1应成像在L e的第一焦点f e之内，经过目镜后在明视距离处成一放大的虚像F’’1。
三、实验器材1. 自准法测薄凸透镜焦距f1、带有毛玻璃的白炽灯光源S;2、品字形物像屏P;3、凸透镜L;4、二维调整架;5、平面反射镜M;6、二维调整架;7、滑座1; 8、滑座1; 9、滑座1; 10、滑座1; 11、导轨2. 自组显微镜1、带有毛玻璃的白炽灯光源S ；2、1/10mm 分划板F 1；3、二维调整架；4、物镜Lo ；5、二维调整架；6、测微目镜Le （去掉其物镜头的读数显微镜）；7、读数显微镜架；8、滑座1；9、滑座1；10、滑座1；11、滑座1；12、导轨。
四、 实验步骤1. 自准法测薄凸透镜焦距f第一步 把全部元件按顺序摆放在平台上，靠拢，调至共轴，而后拉开一定的距离； 第二步 前后移动凸透镜L ，使在物像屏P 上成一清晰的品字形像；第三步 调M 的倾角，使P 屏上的像与物重合；第四步 再前后微动透镜L ，使P 屏上的像既清晰又与物同大小；第五步 分别记下P 屏和透镜L 的位置a1、a2；第六步 把P 屏和透镜L 都转180度，重复做前四步；第七步 再记下P 和L 的新位置b1、b2。
2. 自组显微镜第一步 把全部器件按图四的顺序摆放在平台上，靠拢后目测调至共轴； 第二步 把透镜Lo 、Le 的间距设定为180mm ；第三步 沿标尺导轨前后移动F 1（F 1紧挨毛玻璃装置，使F1置于略大于f o 的位置），直至在显微镜系统中看清分划板F1的刻线。
自准直法测凸透镜焦距原理
自准直法测凸透镜焦距原理1. 引言凸透镜是一种常用的光学元件，用于聚焦光线。
测量凸透镜的焦距是光学实验中的基本内容之一。
自准直法是一种常用的测量凸透镜焦距的方法，其原理简单易于操作。
本文将详细介绍自准直法测凸透镜焦距的原理和具体步骤。
2. 自准直法测凸透镜焦距原理自准直法是利用凸透镜的成像特性来测量其焦距的一种方法。
其原理基于以下几点：2.1 光线的追迹原理光线在凸透镜中传播时会发生折射现象，根据折射定律，入射光线和折射光线在入射面和折射面的法线上的反射角度满足Snell定律。
2.2 成像特性凸透镜能够将入射光线聚焦到一点上，该点称为凸透镜的焦点。
根据凸透镜的成像特性，如果将一束平行光线照射到凸透镜上，光线将会近似地汇聚到焦点上。
2.3 焦距的测量方法利用凸透镜的成像特性，我们可以通过测量物体与凸透镜的距离和物体成像的距离来计算焦距。
具体的测量步骤将在下一部分中详细介绍。
3. 自准直法测凸透镜焦距步骤使用自准直法测量凸透镜焦距可以分为以下几个步骤：3.1 准备实验器材•凸透镜•光源•直尺•支架3.2 搭建实验装置将光源放置在支架上并对准透镜，将屏幕放在凸透镜的另一侧，并确保屏幕与光源之间有足够的距离。
准确控制光源与凸透镜的距离是实验的关键。
3.3 测量物体与透镜的距离在光源与凸透镜之间放置一个物体，可以是一个直尺或者其他有刻度的物体。
将物体移动到合适的位置，使其与凸透镜保持一定的距离，并记录下这个距离。
3.4 调整屏幕位置调整屏幕的位置，使得在屏幕上可以清晰地观察到凸透镜成像的情况。
3.5 观察成像情况通过屏幕观察到的成像情况来判断凸透镜的焦距。
如果观察到清晰的焦点，记录下屏幕与凸透镜的距离。
3.6 计算焦距根据物体与凸透镜的距离、屏幕与凸透镜的距离以及屏幕与焦点的距离，利用凸透镜公式可以计算出凸透镜的焦距。
4. 结论自准直法是一种常用的测量凸透镜焦距的方法，它利用凸透镜的成像特性来进行测量。
通过实验可以得到凸透镜的焦距，并可以验证凸透镜公式的准确性。
自准直法测凸透镜焦距原理
自准直法测凸透镜焦距原理一、引言凸透镜是一种常见的光学元件，广泛应用于各种光学系统中。
测量凸透镜的焦距是非常重要的，因为它可以帮助我们确定透镜在光学系统中的位置和角度。
自准直法是一种测量凸透镜焦距的常用方法，本文将详细介绍自准直法测凸透镜焦距的原理。
二、自准直法测凸透镜焦距原理1. 几何关系自准直法是通过观察凸透镜成像过程来测量其焦距的。
在自准直法中，我们需要将一个物体放置在离透镜远处，并且尽可能地与光轴平行。
这样可以确保物体发出的光线近似平行于光轴。
当平行于光轴的光线进入凸透镜时，它们将被聚集到一个点上，这个点称为焦点。
根据物距公式和像距公式可以得到以下公式：1/f = 1/v - 1/u其中，f表示焦距，v表示像距，u表示物距。
2. 实验步骤在进行自准直法测量凸透镜焦距时，可以按照以下步骤进行：（1）将凸透镜放置在光源的前面，并且尽可能地与光轴垂直。
（2）在离透镜远处放置一个物体，例如一张印有字母的纸片。
（3）观察通过凸透镜成像后的图像。
当物体和图像距离相等时，可以确定焦点位置。
（4）测量物体和图像之间的距离，并根据公式计算出焦距。
3. 注意事项在进行自准直法测量凸透镜焦距时，需要注意以下事项：（1）尽可能地将物体放置在远处，并且与光轴平行。
这样可以确保近似平行于光轴的光线进入凸透镜。
（2）要确保凸透镜与光源垂直，以便光线能够正常通过。
（3）要仔细观察成像过程，并根据实际情况调整焦点位置。
4. 应用领域自准直法是一种简单而有效的测量凸透镜焦距的方法，广泛应用于各种光学系统中。
它可以用于测量各种类型的凸透镜，包括单透镜和复合透镜。
自准直法还可以用于测量其他光学元件的焦距，例如平面镜和凹透镜等。
三、总结自准直法是一种简单而有效的测量凸透镜焦距的方法。
通过观察凸透镜成像过程，我们可以确定焦点位置，并根据物距公式和像距公式计算出焦距。
在进行自准直法测量时，需要注意物体和光源的位置，确保光线能够正常通过，并且要仔细观察成像过程。
基础物理实验报告测量薄透镜焦距及自组显微镜与望远镜
测量薄透镜焦距及自组显微镜与望远镜一、实验目的1.掌握透镜焦距的简单测量方法；2.较为准确地得到待测凸透镜的焦距；3.掌握显微镜和望远镜的基本结构、工作原理及其调节和使用方法。
二、实验原理（一）、自准直法测量凸透镜的焦距。
首先利用待测透镜自身产生一个位于无限远的物，再用待测透镜对它成像，通过测量像与透镜之间的距离来确定透镜的焦距。
当物像y位于透镜的焦平面上时，经透镜L和平面反射镜所组成的光学系统后，当在焦平面上成一与物等大的倒立实像时，物到透镜中心的距离就是透镜的焦距，此时有公式：f=x L−x y（1）（二）、二次成像法：图2.二次成像法光路图二次成像法光路图如图所示。
首先选定物象间的距离A，并且保证在此间距内，透镜能够在光屏上有两次清晰的成像。
透镜的两个成像位置之间的距离为d 。
S1、S1′分别为成放大像时的物和像的位置，S2、S2′分别为成缩小像时的物和像的位置。
则有：S1−S2=d, S1′−S2′=d, S1′−S1=A, S2′−S2=A（2）透镜成像公式为：1 S′−1S=1f′（3）可得：d=√A(f′−4A) （4）可得：f′=A2−d24A（5）（三）、自组显微镜：通常所提到的显微镜和望远镜的放大倍数是指视角放大率，其中视角ω为：tanω=yl（6）视角放大率为：Γ=tanωitanωe（7）其中：tanωe=y1250tanωe=tanω′=y2f e（8）则有：Γ=y2250y1f e（9）又因为：y2 y1=−Δf0（10）Γ=−Δ250f0f e（11）其中：Δ=M−f0−f e（12）（四）、自组望远镜：望远镜的视角放大率为：Γ=tanωitanωe =tanω′tanω=−f0′f e′（13）此次实验过程中，所组装的望远镜所观察的物体为有限远。
这时需要改变物镜和目镜之间的距离进行调焦，使物体通过物镜所成的实像位于目镜的物方焦平面以里，再经过目镜在明视距离外成一虚像。
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。
图3-1：二次成像法测量焦距原理图当透镜在位置 I时屏上将出现一个放大清晰的像（设此物距为u，像距为v）；当透镜在位置 II 时，屏上又将出现一个缩小清晰的像（设此物距为u′，像距为v′），设透镜在两次成像时位置之间的距离为 C，根据透镜成像公式，可得u= v′，u′=v又从图3-1可以看出上式称为透镜成像的贝塞尔公式。
大学物理实验薄透镜焦距的测定
实验十：薄透镜焦距的测定一、实验目的：1.掌握测定薄透镜焦距的几种方法2.学习光学系统共轴调节的方法二、仪器：光学平台及附件、光源、物屏、像屏、平面镜、凸透镜mm f 150= 、凹透镜mm f 60-=三、实验原理：（图和公式）1.自准直法2.大像小像法3.辅助成像法12x x f -= ld l f 422-=,,s s ss f += 四、实验步骤： 1. 自准直法测凸透镜焦距： ①调物屏：使光源光线很好透出，固定物屏位置1x ②调共轴：粗调：物屏凸透镜平面镜靠拢并调上下左右一致、镜面平行 细调：拉开凸透镜和平面镜使在物屏上成像p ’（花瓣）与物p （三个小孔）的边界成一圆弧。
调花瓣：亮度均匀（物屏高度），左右（平面镜方位），高度（凸透镜高度）③移动凸透镜成像p ’。
左趋近,2x ，右趋近,,2x，重复5次。
2. 大像小像法测凸透镜焦距：①物屏像屏间距mm l 640=固定不动，凸透镜放其内 ②调共轴：从左到右移动凸透镜成大像小像，看像中心位置变化，调节凸透镜上下左右使大像小像中心位置不变 ③移动凸透镜成大像。
左趋近,1x ，右趋近,,1x ，重复5次。
移动凸透镜成小像。
左趋近,2x ，右趋近,,2x ，重复5次。
3.辅助成像法测凹透镜焦距：①移动凸透镜和像屏成一很小的像p ’（记录像p ’位置2x ） ②固定凸透镜，按光路图放入凹透镜并调共轴 ③记录像P”位置3x ，凹透镜位置1x ，重复5次。
五、数据记录表格：1. 自准直法测凸透镜焦距：单位:mm mm 5.0=∆仪次数PP ’位置1x （固定） 透镜位置(左趋近),2x透镜位置 (右趋近),,2x2,,2,22x x x +=12 3 4 52. 大像小像法测凸透镜焦距:物屏像屏间距mm l 640= 单位:mm mm 5.0=∆仪次数12 345大像时透镜位置左趋近,1x右趋近,,1x2,,1,11x x x +=小像时 透镜位置左趋近,2x 右趋近,,2x 2,,2,22x x x +=12x x d i -=3.辅助成像法测凹透镜焦距: 单位:mm mm 5.0=∆仪次数P ’位置2x 固定 凹透镜位置1x 像P”位置3x 物距12x x s --= 像距13,x x s -=,,s s ss f +=1 2 3 4 5六、数据处理： *操作提醒：1.光源要挡毛玻璃使得光线柔和，物屏要靠近光源（光亮度）2.实验的关键：调节共轴和判断像3.辅助成像法中凸透镜像P ’很小（绿豆）及1x 2x 3x 的位置。
测量凸透镜焦距三种方法的误差比较
实验中误差分析余干县第三中学胡叶兰测薄透镜焦距是少数几个在初中，高中，大学都有的物理实验之一。
其实验要求也随着物理数学知识的增加不断提高。
误差分析就是其中的重要项目。
本文就以中学物理实验要求对测薄凸透镜焦距实验误差进行分析。
一：系统误差1像差我们在测薄透镜焦距时，通常把实验光具组看成是理想光具组，即同心光束经凸透镜折射后仍为同心光束，像与物在几何上完全相似。
而实际上只有近轴的单色光才能近似达到这个要求。
所以像差不可避免。
2.实验装置误差在实验装置上物平面与读数点的近似共面，透镜光心与读数点的近似共面，刻度尺刻度的不均匀及薄透镜的近似等都会引成系统误差。
二：偶然误差测薄透镜焦距实验中的偶然误差主要来源于实验中对成像清晰度的判断和刻度尺的读数。
对于同一实验方法中上述偶然误差可用左右逼近法和多次测量求平均值来减小，但不同的实验方法其偶然误差大小也不同。
以下就测薄凸透镜焦距的三种常用方法做具体分析.1.自准法（平面镜法）在光源前面加一光栏（最好再加一滤色片，使光源近似为单色光源）,被照亮的三角形作为物，在凸透镜的另一侧放上平面镜，并调整使物屏、凸透镜、平面镜三者共轴，采用左右逼近读数法，反复移动透镜的位置，使平面镜反射回来的光在物屏上形成一清晰的、与物等大的倒立实像，记下凸透镜的坐标和物屏的坐标，x= 即为凸透镜的焦距f.2.物距像距法(透镜公式法)将自准法实验装置中的平面镜取下换上像屏，调节并使它们共轴，置物屏、凸透镜于u>f某一位置，移动像屏使像屏出现清晰的倒立的实像，测出物距u和像距v,代入凸透镜公式1/u+ 1/v = 1/f, 即f = uv/( u + v).3.共轭法将物屏与像屏位置固定，使它们之间的距离1> 4 f,凸透镜置于物屏与像屏之间，并调节使它们共轴，移动凸透镜，当像屏上分别出现放大和缩小清晰像时，记下凸透镜在这两个位置的坐标，读出两坐标之间的距离d和物屏与像屏间的距离1, 代入透镜成像公式，有f=(l 2-d 2)/4 1.4.根据三种测量方法的结果表达式和误差理论写出对应的误差表达式自准法的绝对误差为S =Sx.( / u)Su + (物距像距法的绝对误差为Sv)Sv=[v 2/( u + v) 2]8u + [u 2/( u + v) 2]8v共轭法的绝对误差为S =( / 1)51 + ( / d)Sd= [(1 2+d 2)/4 1 2]51-(d/ 2 1)5d其中Sx , Su , Sv , 5 1 , Sd均为长度测量中的直接测量误差,且测量条件和环境相同，因此可认为它们相等•将I二u+v,d=u-v代入上式得：(或)比较上面三式不难得出，在不考虑系统误差或认为系统误差相等的情况下,偶然误差的大小为S >S >S三：三种测量方法的选择和运用在上述三种测量凸透镜焦距的方法中，用自准法测量的误差虽然较大，但因其方法简单，常用于简单、粗略测量凸透镜的焦距.物距像距法的误差比自准法小，比共轭法大，但它是中学生必须掌握的测量方法.并且能体现出凸透镜成像特点.由可知，当u=v时，f的误差为该种方法最小值.用共轭法测量凸透镜的焦距，误差最小.这种方法适用于比较准确测量凸透镜焦距.实验证明，在保证光线近轴和两次成像都能清晰的前提下，1越大f的误差越小.实验中误差分析余干县第三中学胡叶兰测薄透镜焦距是少数几个在初中，高中，大学都有的物理实验之一。
用自准法测薄凸透镜焦距
用自准法测薄凸透镜焦距
自准法是一种测量薄凸透镜焦距的方法，也称为自调整法或自匹配法。
这种方法利用光学成像原理，通过调整透镜与屏幕之间的距离，使得成像位置达到最清晰的状态，从而确定透镜的焦距。
实验中需要准备的器材有：薄凸透镜、调节屏幕、光源、卡尺、直梁器等。
首先，将调节屏幕、光源和薄凸透镜依次放置在同一条实验光路上，使得光源经过透镜后能够形成清晰的像。
接下来，先将透镜与调节屏幕之间的距离调至最短，此时光线聚焦出的图像距离透镜极近处，不清晰。
然后慢慢调整透镜与调节屏幕之间的距离，直到得到清晰的图像。
当图像清晰时，通过卡尺测量透镜到光源的距离和透镜到调节屏幕的距离，分别记为$s$和$s'$。
此时可以利用成像公式推导出透镜的焦距$f$：
$\frac{1}{f}=\frac{1}{s}+\frac{1}{s'}$
利用上述公式即可求解透镜的焦距。
需要注意的是，在实验中需要确保光线的稳定性，避免环境中产生的扰动对测量结果的影响。
此外，实验时需要注意透镜光学性能的限制，确保透镜为薄透镜并且成像光线的孔径足够小，以免误差产生。
自准法测量薄凸透镜的焦距简单易行，且精度较高，被广泛应用于实验教学和科研领域。
测量薄透镜焦距中存在的问题及解决办法
测量薄透镜焦距中存在的问题及解决办法摘要】光学仪器种类繁多，而透镜是光学仪器中最基本的元件，反映透镜特性的一个重要特点是焦距，在不同的使用场合，由于使用目的不同，需要选择不同焦距的透镜或透镜组，就要测定透镜的焦距，针对测量薄透镜实验中存在的问题进行了细致的分析和讨论，并给出了解决建议。
【关键词】透镜焦距问题办法中图分类号：G633.6 文献标识码：A 文章编号：ISSN1672-2051 （2018）06-025-03一、透镜测焦实验中调节同轴等高的简便方法在光学实验中，光学元件同轴等高的调节是实验上必不可少的一个重要环节，透镜同轴等高的调节通常应用透镜成像的共轭原理进行，也就是采用＂大像追小像＂的方法。
这种方法操作比较复杂，并且不能检测透镜主平面是否与导轨垂直。
现在就介绍一种准确，快速，简便的调节方法如下：由于入射光的能量经过透镜时有90%以上的能量是透射，而只在大约4％左右的能量被界面所反射。
所以，可知在物屏上所成较暗的像，为凸透镜后表面对物光反射所形成的凸透镜的后表面。
对于物相当于凹面镜，而凹面镜的反向光成像是由透镜的前表面折射，后表面反射再经过前表面折射而成，就形成凸透镜的反射成像。
实验光路如图１，物ＡＢ经凸透镜前表面折射，后表面反射以及前表面再次折射后，在物屏上成像于A＇Ｂ＇。
当透镜翻转180°。
后表面面向物ＡＢ时，此时沿光具座导轨方向前后平移透镜，同样在物屏上呈现一个与原物ＡＢ大小相等，方向相反的像。
根据这一现象。
首先，你们在物ＡＢ上任选取一点为基准点。
调节透镜使前表面面向物时所得像上的对应点与物上所选取的基准点重合。
然后再调整后表面面向物时所得像上对应的点同样与同一基准点重合。
这样，透镜在上述两种位置时，物屏上所得像生合并且像上的对应点均与物上所选取基准点重合。
那么此时的透镜处于同轴等高状态。
对于多个透镜组成的光路，采用这种调节方法更能体现出它的优越性。
为使多个透镜组成的光路中各透镜主光轴重合，可用上述方法分别调节透镜。
用自准直法测薄凸透镜焦距实验中“真”“假”像的判断
一
旦 ：
Ｓｌ ｒｌ
ｆ ５）
分光线不可能在物屏上成实像 ， 另一部分被折射而
进 入透镜 ， 当这 些折 射光 线 到达透 镜 的后 表 面时 ， 将
式（ ） ５ 与式 （ ） １ 比较得 ｓ ： ， ｓ
对于薄透镜可忽略其 中心厚度 ， ］则按成像顺 序有 ｓ ＝ ， ＝ ２ ｓ ｓ ｓ １３ ２
实像 。 ］
（ ） 图 ２所 示 ， 为物 体 ， ２如 Ａ 当物 距 ｓ 焦距 为 时， 光线经 透镜 Ⅱ表 面 折 射 的光 线 为 平 行光 再 被平 面镜 反射 ， 然后 又经透 镜 两表 面两次 反射 和折射 ， 最
后从 Ｉ 表面折射 的光线返回物方而成的像为 Ａ
这个 像也 是等 大倒立 的 实像 。
一下 ｎｒ 一（ ）２ １ ｎ 一１ ｒ （） ９
透镜的焦距． ， 厂 就会在物屏上成一个与物体 等大 时
倒 立 的实 像 ， 图 ２所 示 。所 以 ， 如 在第 一 种 情况 下 ， 所 成 的像 是透 镜前 后 表 面 反 射 、 折射 光线 返 回物 方
。 ＿ｒ 一（ ）２ 一 １ ｎ 一凡 ｒ ｎ （ ８ ） 。
回物方而成倒立的实像 ， 像的大小和位置随透镜离 开物屏的距离 ｓ 的变化而变化 ， 。 当距离 ． 等于某 ｓ 数值时 ， 将在物屏上成一个与物体等大倒立 的实 像， 图１ 如 所示。而第二种情况 ， 经透镜后表面折射
一
的光线被平面镜反射， 然后又经透镜两表面两次反 射和折射 ， 最后从前表面折射的光线返 回物方而成 倒立的实像 ， 该像的大小 和位置与透镜离开物屏的
距 离 以及平 面镜在 光轴 上 的位置 有关 。 当距 离等 于
实验 29薄透镜焦距的测定
实验14 薄透镜焦距的测定透镜是光学仪器中最基本的元件，反映透镜特性的一个重要参数就是焦距。
由于使用目的和条件的不同，需要选择不同焦距的透镜或透镜组，为了在实验中能正确选用透镜，必须学会测定透镜的焦距。
常用的测定透镜焦距的方法有自准法和物距像距法。
对于凸透镜还可以用位 移法（共轭法）进行测定。
光学实验平台系统是一种新型的光学实验设备，如图4-14-1所示。
它由光学实验平台、平台工作台、多维调整架、光源、光学元件等组成。
可根据不同实验的要求，将光源、各种光学元件装在多维调整架上进行实验。
在光学实验平台系统上可进行多种实验，如焦距的测定，显微镜、望远镜的组装及 其放大率的测定，幻灯机的组装等，还可进行单缝衍射、双棱镜干涉、阿贝成像与空间滤波、全息照相等实验。
进行各种光学实验时，首先应正确调好光路。
正确调节光路对实验成败起着关键的作用， 学会光路的调节技术是光学实验的基本功。
［学习重点］1. 学习测量薄透镜焦距的几种方法。
2. 掌握简单光路的分析和调整方法。
3．掌握透镜成像原理，观察透镜成像的像差。
［实验原理］1．薄透镜成像公式由两个共轴折射曲面构成的光学系统称为透镜。
透镜的两个折射曲面在其光轴上的间隔（即厚度）与透镜的焦距相比可忽略时称为薄透镜。
透镜可分为凸透镜和凹透镜两类。
凸透镜具有使光线会聚的作用，即当一束平行于透镜主光轴的光线通过透镜后，将会聚于主光轴上的一点，此会聚点F 称为该透镜的焦点，透镜光心O 到焦点F 的距离称为焦距f ，如图4-14-2。
凹透镜具有使光束发散的作用，即当一束平行于透镜主光轴的光线通过透镜后将偏离主光轴成发散光束。
发散光的延长线与主光轴的交点F 称为该透镜的焦点。
近轴光线是指通过透镜中心部分与主轴夹角很小的那一部分光线。
在近轴光线条件下，薄 透镜成像的规律可表示为：图 4-14-1fv u 111=+ （4-14-1）式中u 为物距，v 为像距，f 为透镜的焦距。
实验25 薄透镜焦距的测定
实验25 薄透镜焦距的测定教学目标重点与难点实验内容教学过程设计一。
讨论1．本实验介绍的测量薄凸透镜的方法有几种？请画出光路图。
本实验介绍的测量薄凸透镜的方法有：（1）自准直法光路图如下图所示。
当物体A处在凸透镜的焦距平面时，物A上各点发出的光束，经透镜后成为不同方向的平行光束。
若用一与主光轴垂直的平面镜将平行光反射回去，则反射光再经透镜后仍会聚焦于透镜的焦平面上，此关系就称为自准直原理。
所成像是一个与原物等大的倒立实像A′。
所以自准直法的特点是，物、像在同一焦平面上。
自准直法除了用于测量透镜焦距外，还是光学仪器调节中常用的重要方法。
自准直法（2）物距像距法光路图如下图所示。
因为凸透镜可以成实像，所以可以测出物距u和像距v后，代入透镜成像公式即可算出凸透镜的焦距。
（３）贝塞尔法（共轭成像法）光路图如下图所示。
由凸透镜成像规律可知，如果物屏与像屏的相对位置l 保持不变，而且l >4f ，当凸透镜在物屏与像屏之间移动时，可实现两次成像。
透镜在x 1位置时，成倒立、放大的实像，；透镜在x 2位置时，成倒立、缩小的实像。
实验中，只要测量出光路图中的物屏与像屏的距离l 和透镜两次成像移动的距离d ，代入下式就可算出透镜的焦距。
224l d f l-=2． 如何测量凹透镜的焦距？凹透镜是发散透镜，所成像为虚像，不能用像屏接收。
为了测量凹透镜的焦距，常用辅助凸透镜与之组成透镜组，使能得到能用像屏接收的实像。
其测量原理如下光路图所示。
实物AB 经凸透镜L 1成像于A ′B ′。
在L 1和A ′B ′之间插入待测凹透镜L 2，就凹透镜L 2而言，虚物A ′B ′又成像于A ″B ″。
实验中，调整L 2及像屏至合适的位置，就可找到透镜组所成的实像A ″B ″。
因此可把O 2A ′看为凹透镜的物距u ，O 2A ″看为凹透镜的像距v ，则由成像公式可得 111u v f-+= （虚物的物距为负） u v f u v ⋅=- 由于u < v ，求出的凹透镜L 2的焦距f 为负值。
薄凸透镜焦距的测定(附有数据)
薄凸透镜焦距的测定摘要：薄凸透镜焦距的测定主要可以有自准法，物距像距法，共轭法来测定。
讨论了焦距误差的计算方法,讨论了各种方法的优缺点，清晰像位置判断不确定所引入的测量误差,同时分析了改变物距对透镜焦距测量不确定度的影响。
关键词：左右逼近法，同轴等高，共轭法，自准法，物距像距法，误差分析。
引言：凸透镜是各种光学元件中最基本的成像元件,而透镜最重要的参量就是它的焦距。
测量焦距常用的方法有物距像距法(高斯法)、共轭法、自准直法、辅助透镜法等,各方法适用的条件不同,测量精度也各不相同,其焦距测量的误差讨论也是多种多样。
一、实验任务：1、了解薄透镜的成像规律；2、掌握光学系统的共轴调节；3、用自准法、物距像距法、共轭法测定薄凸透镜的焦距。
二、实验仪器：GY-1型溴钨灯一个，凸透镜L，物屏P一块，像屏一块，平面镜M，一维平移底座若干，三维平移底座，直尺三、实验原理：A、自准法原理：当物体A处在凸透镜的焦距平面时，物A上各点发出的光束，经透镜后成为不同方向的平行光束。
若用一与主光轴垂直的平面镜将平行光反射回去，则反射光再经透镜后仍会聚焦于透镜的焦平面上。
优点：物，像在同一焦平面上。
操作简单，常用作粗测。
缺点：误差大。
B、物距像距法缺点：很难确定屏在哪个位置时像最清晰，往往是把屏前后移动，在一个较大的范围内像的清晰程度都相差不多，像距v很难测准确．而且由于光心的位置不确定，会造成物距和像距都测不准确，从而测出的焦距误差很大。
C、共轭法原理：物与像屏之间的距离设为L，大于4倍焦距时，薄透镜在物与像屏之间移动时有两个位置O1、O2可以在屏上成像，在O1位置时成放大的实像，在O2位置时成缩小的实像，O1、O2之间的距离记为d，则透镜的焦距f可以由L、s两个量得到。
五、实验内容：仪器同轴等高的调节(1)粗调：先将物、透镜、像屏等用底座固定好以后，再将它们靠拢，用眼睛观察调节高低、左右，使它们的中心大致在一条和导轨平行的直线上，并使它们本身的平面互相平行且与光轴垂直。
3实验三 透镜焦距的测量
实验三 透镜焦距的测量Experiment 3 Determining focal length of thin lens透镜是光学仪器中最基本的元件，由透镜组成的显微镜和望远镜是最常用的助视光学仪器，常被组合在其它光学仪器中。
因此了解并掌握透镜焦距的测定方法，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，本实验的目的是测定薄透镜焦距并掌握光学元件共轴的调节方法。
实验目的Experimental purpose1．掌握简单光路的分析和调整方法2．掌握物距与像距法、位移法、自准法测凸透镜焦距的原理及方法，了解、辅助透镜成像法凹透镜焦距的原理及方法。
实验原理Experimental principle如图1所示，设薄透镜的焦距为f ，物距为S ，对应的像距为S ′，则透镜成像的高斯公式为fS S 111=-' (1)故 S S S S f '-'=' (2) 应用上式时，必须注意各物理量所适用的符号规则。
本讲义规定：光线自左向右进行；距离自参考点（薄透镜光心）量起，向左为负，向右为正，即距离与光线进行方向一致时为正，反之为负。
运算时已知量需添加符号，未知量则根据求得结果中的符号判图1薄透镜成像规律断其物理意义。
测量凸透镜的焦距，可用以下几种方法：1． 由物距与像距求焦距Getting the focal length with object distance and image distance由光学成像原理可知，实物经会聚透镜后能成实像，故可用白屏接收实像，通过测定物距和像距，利用式（2）即可算出f 。
2. 用位移法测薄凸透镜焦距 Getting the focal length of thin convex glass with displacement method取物与接收屏之间的距离L 大于四倍焦距4f ，此后固定物与接收屏的位置，移动透镜，则必能在接收屏上两次成像，如图2所示，透镜位于I 时，得放大像；透镜位于II 时，得缩小像。
《工程光学》实验报告完整版(含答案)
本科生实验报告实验课程工程光学学院名称核技术与自动化工程学院专业名称测控技术与仪器学生姓名苏语稻香学生学号指导教师实验地点6C803实验成绩二〇一八年四月二〇一八年六月填写说明1、适用于本科生所有的实验报告（印制实验报告册除外）；2、专业填写为专业全称，有专业方向的用小括号标明；3、格式要求：①用A4纸双面打印（封面双面打印）或在A4大小纸上用蓝黑色水笔书写。
②打印排版：正文用宋体小四号，1.5倍行距，页边距采取默认形式（上下2.54cm，左右2.54cm，页眉1.5cm，页脚1.75cm）。
字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）；页码用小五号字底端居中。
③具体要求：题目（二号黑体居中）；摘要（“摘要”二字用小二号黑体居中，隔行书写摘要的文字部分，小4号宋体）；关键词（隔行顶格书写“关键词”三字，提炼3-5个关键词，用分号隔开，小4号黑体)；正文部分采用三级标题；第1章××(小二号黑体居中，段前0.5行)1.1 ×××××小三号黑体×××××（段前、段后0.5行）1.1.1小四号黑体（段前、段后0.5行）参考文献（黑体小二号居中，段前0.5行），参考文献用五号宋体，参照《参考文献著录规则（GB/T 7714－2005）》。
实验一透镜焦距测量和光学系统基点的测定一、实验目的1.掌握简单光路的分析和调整方法。
2.了解、掌握自准法、位移法测量凸透镜焦距的原理及方法。
3.了解透镜组节点的特性，掌握测透镜组节点的方法。
二、实验任务1.自准法测薄凸透镜焦距f2.用位移法测薄凸透镜焦距f3.测量透镜组节点和焦距。
三、实验内容1.自准法测薄凸透镜焦距f1.1实验原理将物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于透镜的前焦平面上，得到一个大小与原物相同的倒立实像A´B´。
自准直法测凸透镜焦距公式
自准直法测凸透镜焦距公式自准直法是一种常用的测量凸透镜焦距的方法。
凸透镜是一种光学元件，它可以使光线经过折射聚焦。
凸透镜的焦距是指光线经过折射后汇聚成像的位置与凸透镜的中心的距离。
准直法通过测量光线的入射角和出射角来计算焦距，具有简单、直观的优点。
我们需要准备凸透镜、光源和屏幕。
将光源放置在凸透镜的一侧，然后将屏幕放置在凸透镜的另一侧，使屏幕与凸透镜平行。
调整光源和屏幕的位置，使得光线尽可能平行地射入凸透镜，并在屏幕上形成清晰的像。
接下来，我们需要测量光线的入射角和出射角。
选择一个明显的光线束，用直尺测量光线的入射角和出射角与凸透镜的法线之间的夹角。
入射角和出射角的大小可以通过凸透镜上的刻度来确定。
然后，根据测得的入射角和出射角，可以使用准直法测量凸透镜的焦距。
根据凸透镜的折射定律，入射角和出射角的正切值之比等于折射率之比。
根据焦距公式可以推导出以下公式：1/f = (n - 1) * (1/R1 - 1/R2)其中，f是焦距，n是凸透镜的折射率，R1和R2分别是凸透镜的两个曲率半径。
根据测得的入射角和出射角，可以计算出焦距。
需要注意的是，准直法测量的焦距是指凸透镜的近似焦距。
准直法的原理是基于光线平行入射和出射的假设，而在实际情况中，光线可能存在一定的散射。
因此，准直法测量的焦距可能存在一定的误差。
准直法只适用于焦距较大的凸透镜，对于焦距较小的凸透镜，可以使用其他方法进行测量，如放大法或剖面投影法。
自准直法是一种简单、直观的测量凸透镜焦距的方法。
通过测量光线的入射角和出射角，可以计算出凸透镜的焦距。
但需要注意的是，准直法测量的焦距是近似值，可能存在一定的误差。
在实际应用中，可以结合其他方法进行准确测量，以确保结果的准确性和可靠性。
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、实验目的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于透镜的焦平面上，其会聚点将在发光点相对于光轴的对称位置上。
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于原物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于透镜的前焦平面上，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于透镜的焦距f。
图1-2 自准法测薄透镜焦距光路图三、主要仪器及耗材1：白光源S（GY-6A） 6：三维调节架 (SZ-16)2：物屏P（SZ-14） 7：二维平移底座 (SZ-02)3：凸透镜L （f′=190 mm） 8：三维平移底座 (SZ-01)4：二维架（SZ-07）或透镜架（SZ-08） 9-10：通用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，分别记下P和L的位置a1、a2；则焦距为：3、将透镜转过1800，记下P和L的位置b1、b2；则焦距为4、综合焦距为：（二）实验步骤1、光路如图1-3所示，先对光学系统进行共轴调节，实验中，要求平面镜垂直于导轨；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，使像最清晰且与物等大（充满同一圆面积）；4、分别记下P和L的位置a1、a2；5、将P和L都转1800之后，重复做前4步；6、记下P和L新的位置b1、b2；7、计算：；图1-3 实验装置图五、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。
薄透镜焦距的测定
薄透镜焦距的测定一、实验目的1、加深理解透镜成像的原理2、学习几种测量薄透镜焦距的方法3、掌握简单光路的分析和调整方法二、实验原理在近轴光线成像条件下，薄透镜的成像规律可用公式1/u + 1/v = 1/f。
u 的正负取值规定实物为正，虚物为负。
v表示像距，实像为正，虚像为负。
f表示焦距，凸透镜f>0，凹透镜f<0。
1、自准直法测凸透镜焦距，如图①，P与L之间的局立即为焦距f2、共轭法测凸透镜焦距，如图②，物屏和像屏间的距离，D>4f，Q1Q2 = d，f = （D2-d2）/4D3、自准直法测凹透镜焦距，如图③，L2和Q1之间的距离极为凹透镜的焦距f4、物距相聚法测凹透镜焦距，如图④，u= Q2Q1，v=O2Q2，f=uv/(u+v)三、实验仪器光具座导轨、光具座、光源灯、物屏、像屏、平面镜、凸透镜、凹透镜四、实验步骤1、光学元器件的共轴调整，将全部的光学元器件放在光具座导轨上，目测，并调节使他们的中心在同一直线上；2、自准直法测凸透镜焦距：按图①，将平面镜M放在凸透镜L的后面，调节使物屏上成像最清晰，记录物屏坐标S0和透镜坐标S1，重复六次；3、共轭法测凸透镜焦距：按图②，使物屏与像屏间D>4f，记录物屏坐标S0和像屏坐标S0’，移动凸透镜，使像屏清晰成像，记录Q1、Q2坐标，重复六次；4、自准直法测凹透镜焦距，如图③，使物屏P与透镜L1的间距约等于2f，让平面镜M随凹透镜L2在导轨上缓慢移动，使物屏成像清晰，记录L2的坐标S2，移开L2，用像屏捕捉L1的实像，记录像屏坐标S0’，重复六次；5、物距像距法测凹透镜焦距，如图④，使物屏P与透镜L1间距约为L1焦距的3倍，移动L2和像屏，使成像清晰，记录L2坐标S2和像屏坐标S0’，移开L2，用像屏捕捉L1的实像，使成像清晰，记录此时像屏坐标S0’’，重复六次。
五、数据记录及处理1、自准直法测凸透镜焦距物屏位置S0 = 18.00cmf = │S1- S0│= 8.40cm2、共轭法测凸透镜焦距物屏S0 = 18.00cm，像屏S0’=58.00cmD = │S0’- S0│= 40.00cmd = │O1–O2│= 17.02cm f = (D2– d2)/4D = 8.19cm。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验一用自准法测薄凸透镜焦距
一、实验目的
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于透镜的焦平面上，其会聚点将在发光点相对于光轴的对称位置上。
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于原物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于透镜的前焦平面上，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于透
镜的焦距f。
自准法测薄透镜焦距光路图1-2 图
三、主要仪器及耗材
1：白光源S（GY-6A）6：三维调节架(SZ-16)
2：物屏P （SZ-14）7：二维平移底座(SZ-02)
′=190 mm）8：三维平移底座(SZ-01) f：凸透镜3L （4：二维架（SZ-07）或透镜架（SZ-08）9-10：通用
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，分别记下P和L的位置a、a；则焦距21,?a?af 为：1a20,?b?fb；则焦距为180b，记下P和L的位置b、
3、将透镜转过2112b,,)?(ff,ba?f
4、综合焦距为：2（二）实验步骤
1、光路如图1-3所示，先对光学系统进行共轴调节，实验中，要求平面镜垂直于导轨；
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，使像最清晰且与物等大（充满同一圆面积）；
4、分别记下P和L的位置a、a；21
5、将P和L都转1800之后，重复做前4步；
6、记下P和L新的位置b、b；21,,?b?aa?fbf?；
7、计算：1ba122,,)f(f?,ba f?
2
图1-3 实验装置图
五、数据处理与分析
1、实验数据记录，也可自拟表格；1-1表
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￣后计算标准误差写成f=f±△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
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？
、自准法有哪些应用？5．
（范文素材和资料部分来自网络，供参考。
可复制、编制，期待你的好评与关注）。