用自准法测薄凸透镜焦距
初中物理 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。
22
4l 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
自准直法测凸透镜焦距公式
自准直法测凸透镜焦距公式
自准直法也叫平面镜法、自准法，若发光点处在凸透镜的焦平面时，它发出的光线经过凸透镜后将成为一束平行光，若用一个与主光轴垂直的平面镜将此平行光反射回去，反射光再次经过凸透镜后仍会聚于凸透镜的焦平面上，此关系称为自准原理。
实验就是利用光路的可逆性原来，通过调节物屏的位置得到一个等大的倒像，物屏处在凸透镜的焦点上，物屏和透镜之间的距离就是焦距啦。
凸透镜L1将物A发出的光成像于像屏N,将待测凹透镜L2置于Ll与像屏N之间,当移动L2并使其光心到屏N之间距等于凹透镜L2的焦距时,光线经L2后将成为平行光束,这时,若在L2与N之间放一平面镜M,这束平行光被M反射,将在物平面上成一与物A等大倒立的实像。
因此,只要测量L2与N之间的距离,即可求得凹透镜L2的焦距。即:f=L2N
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为一束平行光，若与光抽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。
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。
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。
用自准法测薄凸透镜焦距(2020年整理).pptx
平均值
f=
± _cm
Ef=
%
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。
（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
学海无 涯
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 ： fa , a2 a 1
3、将透镜转过1800，记Fra Baidu bibliotekP和L的位置b1、 b2；则焦距为
f
, b
b
2
b
1
4、综合焦距为： f , ( fa, f ,b) 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
学海无涯
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
薄透镜焦距的测量实验报告
课程名称：
大学物理实验
实验名称：
透镜焦距测量与光学设计
学院： 信息工程学院 专业班级： 电子信息工程 152 班
学生姓名：
学号：
实验地点：
609
座位号：
15 号
实验时间： 第 1 周星期三下午 15.45 点开始
一、实验综述
1、实验目的及要求 （1）了解对简单光学系统进行共轴调节
xl xo xi xl f=
xi xo
(xo＜xL＜xi)
xo和xL取值不变(取整数)，xi取一组测量平均值。 3．位移法测透镜焦距 (亦称共轭法、二次成像法)
如右图所示，当物像间距 D 大于 4 倍焦距 即D 4 f 时，透镜在两个位置上均能 对给定物 成理 想像于给定的像平面上。两次应用高斯公式 并以几何关系和坐标代入，则得到
6．组装显微镜并测其放大率。 数据记录和处理
1．自准直法
物和像的位置坐标 x0 （mm）
透镜的位置坐标 x L （mm）
134.00 113.60
根据公式：f | xl x0 |=195
2．物距——像距法 物坐标 x0 = 134.00 mm 透镜坐标 xL = 125.20 mm
118.20 mm
(mm）
根据公式得 f 的平均值为：
f D2 d 2 (xi xo )2 (xl2 xl1)2 =mm
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。
用自准法测薄凸透镜焦距
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。
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。
薄透镜焦距的测量实验报告
3．位移法测量薄凸透镜的焦距
物坐标 x0 = 91.2
(mm）
测
量 左逼近 次 读数 数
透镜第一位置XL1 (mm） 右逼近读数
像坐标 xi = 769.0
(mm）
透镜第二位置XL2 (mm）
平均读 左逼近 右逼 平均读
数
读数 近读
数
数
1 290.1
320.8
305.45 520.3 549.2 534.75
对凹透镜成像，虚物距u=XL-Xo，应取负值(xL＜xo)；实像ห้องสมุดไป่ตู้v=Xi-XL为正值(xL＜xi)；则凹 透镜焦距f2为：
f2
uv uv
(Xl
Xo)(Xi (Xi Xo)
Xl)
＜0
(凹透镜焦距为负值!!!)
xL取值不变，xo和xi各取一组测量平均值。
（2）实验步骤：
1．自准直法测凸透镜焦距
如图1布置光路，调透镜的位置，高低左右等，使其对物成与物同样大小的实像于物的 下方，记下物屏和透镜的位置坐标 x0 和 xL 。
xi的测量平均值为 871.9
4
5
左逼近读数 xi （mm） 857.2
858.5
859.5
860.5
860.5
右逼近读数 x〃i （mm）
xi
1 2
( xi
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。
用自准法测薄凸透镜焦距知识分享
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
用自准直法测薄凸透镜焦距实验中“真”“假”像的判断
关键词 ： 准直法； 自 薄凸透镜 ； 反射； 折射
中图分 类号 ：４５ Ｏ ３ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ４ｌ ２ ２０ ）４ ４ ．３ ｌ０ ＿ ｘ（０ ８ ０ ０（ ５ ０ ）
薄 透镜焦 距 的测量 是光学 实验 教学 中的一个 基 本 而重 要 的内容 。 自准 直法 是测量 薄透镜 焦距 的一 种 方法 ， 在该 实验 中 ， 会 出现 “ ” ， 往往 假 像 干扰 了学 生 对“ ” 的判 断从而 造 成测 量 错误 ， 学 生对 形 真 像 而 成 “ ” 假 ” 的 物 理机 理 不 很 清楚 ， 难 以理解 。 真 “ 像 故 本 文通 过理 论 分 析 与数 学 推 导 得 出 “ “ ” 之 真” 假 像
。 ＿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
收 稿 日期 ：０ ８Ｄ － ２ ｏ Ｊ９２ ０
／ Ｂ ／ ／
图 ３ 理 论 分 析 图
作者简介 ： 苏芳 珍（ ９４ ） 女 ， １５ 一 ， 陕西黄陵人 ， 延安大学教授。
第 ４期
用 自准直法测薄 凸透镜焦距实验 中“ “ ” 的判断 真” 假 像
用自准法测薄凸透镜焦距知识分享
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0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。
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、 禾U 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 2；则焦
距
为：f a a 2 a 1
3、将透镜转过180°，记下P 和 L 的位置b 1、b 2；则焦距为f b b 2 b
f , (f a f b )
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。
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
图1-2 自准法测薄透镜焦距光路图
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 。
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
- 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）