初中物理 实验25 薄透镜焦距的测定
薄透镜焦距的测定
薄透镜焦距的测定光具座是光学实验中的一种常用设备。
光具座结构的主体是一个平直的导轨，另外还有多个可以在导轨上移动的滑块支架。
可根据不同实验的要求，将光源、各种光学部件装在夹具架上进行实验。
在光具座上可进行多种实验，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。
【实验目的】1．学习测量薄透镜焦距的几种方法。
2．掌握透镜成像原理，观察薄凸透镜成像的几种主要情况。
3．掌握简单光路的分析和调整方法。
【实验仪器】光具座(全套)、照明灯、凸透镜、平面反射镜、物屏、白屏等。
【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或者称为薄透镜。
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图1(a)。
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为该透镜的焦点。
如图1(b)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111??u?f (1) 式中u为物距，?为像距，f为透镜的焦距。
u、?和f均从透镜光心O点算起。
物距u恒取正值，像距u的正负由像的虚实来决定。
当像为实像时，?的值为正：虚像时，?的值为负。
对于凸透镜，f取正值；对于凹透镜，f取负值。
(a)（b）图1由(1)式可知，如果一个薄透镜的焦点位置已知，其成像性质就是确定的，就能对不同物距与物的大小求出像距和像的大小。
薄透镜焦距的测量(完整版)
一、实验原理：薄透镜是指其厚度比两球面的曲率半径小得多的透镜。
透镜分为两大类：一类是凸透镜（也称为正透镜或会聚透镜），对光线起会聚作用。
焦距越短，会聚本领越大。
另一类是凹透镜（也称负透镜或发散透镜），对光线起发散作用。
焦距越短，发散本领越大。
在近轴光束（靠近光轴并且与光轴的家教很小的光线）的条件下，薄透镜（包括凸、凹透镜）的成像公式为：1 1 1（ 1 ）u v f式中：u 为物距；v 为像距； f 为焦距。
它的正、负规定为：实物、实像时，u 、v 为正；虚物、虚像时，u 为正，v 为负；凸透镜 f 为正，凹透镜f 为负。
利用上式测定焦距，可以有几种方法，除了本实验中的方法以外，还可用焦距仪测量。
利用上式时必须满足：a. 薄透镜；b. 近轴光线。
实验中常采取的措施是：a. 在透镜前加一光阑以去边缘光线；b. 调节各元件使之共轴。
一般透镜中心厚度有几毫米，也会给测量带来一定的误差。
当不考虑透镜厚度时，会有百分之几的误差，这是允许的。
1. 凸透镜焦距的测量方法（1））物距像距法由实验分别测出物距 u 及像距 v ，利用（ 1）式，求出焦距：fuv u v（ 2）（2） ）自准法从（ 1 ）式可知，当像距 v时， u f ，即当物体上各点发出的光经透镜后，变为不同方向的平行光时， 物距即为透镜的焦距。
该方法利用实验装置本身产生平行光，故为自准法， 见下图。
（3） ）位移法当物 AB 与像屏的间距D 4 f 时，透镜在 D 间移动可在屏上两次成像，如下图所示，一次成放大的像，另一次成缩小的像。
（ 3）（ 4）由公式（ 1）与图中的几何关系可得：1u 1 D 1 u 11 f1 u 1 dD1 u 1d1 f由上两式右边相等得：D d 1 （5）2将（5 ）式代入（3）式得：D 2 d 2f D d D d （6 ）4D 4D式中： D 为物与像屏的间距； d 为透镜移动的距离。
2. 凹透镜焦距的测量方法因实物经凹透镜后，不能在屏上生成实像，故测其焦距时总要借助一个凸透镜，使凸透镜给凹透镜生成一个虚像，最后再由凹透镜生成一个实像。
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引言：薄透镜焦距的测量是光学实验中常见的实验之一。
通过测量薄透镜的物距和像距，可以计算出薄透镜的焦距。
然而，在实际测量过程中，由于各种因素的影响，往往会引入误差。
本文旨在对薄透镜焦距测量实验中的误差进行分析，以便更好地理解实验结果的可靠性。
实验装置：本次实验使用的装置包括一块薄透镜、一组物距和像距测量仪器以及一束平行光源。
物距和像距测量仪器分别由测距尺和目镜组成，可以测量物体到透镜的距离和像到透镜的距离。
实验步骤：1. 将薄透镜放置在平行光源的前方，调整光源位置，使光线通过透镜后尽量平行。
2. 将物体放置在透镜的前方，并调整物体位置，使其与透镜轴线平行。
3. 使用测距尺测量物体到透镜的距离，记录为物距。
4. 使用目镜观察像的位置，并使用测距尺测量像到透镜的距离，记录为像距。
5. 重复上述步骤多次，取平均值计算薄透镜的焦距。
误差来源：1. 仪器误差：测距尺和目镜的刻度误差会直接影响物距和像距的测量结果。
为减小这一误差，可以使用更精确的测距尺和目镜，并进行多次测量取平均值。
2. 环境误差：实验环境中的温度、湿度等因素会对实验结果产生影响。
为减小环境误差，可以在实验室恒温、湿度适宜的条件下进行实验。
3. 人为误差：实验操作者的视觉判断和手动操作会引入误差。
为减小人为误差，可以进行多人重复实验，并对实验结果进行比对和分析。
4. 透镜本身误差：薄透镜的制造工艺和材料特性会对焦距的测量结果产生影响。
为减小透镜本身误差，可以选择质量较好的透镜进行实验，并对透镜进行检查和校准。
误差分析：在实际实验中，由于上述误差的存在，测量结果往往会与理论值存在一定差距。
为了评估实验结果的可靠性，可以进行误差分析。
首先，计算每次实验的焦距，并计算平均值。
然后，计算每次实验结果与平均值之间的差距，并计算平均差。
最后，计算相对误差，即平均差与平均值之比。
通过这些计算，可以评估实验结果的精确度和准确度。
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。
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。
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实验名称：薄透镜焦距的测定实验目的：通过实验测量薄透镜的焦距。
实验原理：对于一个薄透镜，当物体距离透镜足够远（即射线与光轴成很小角度时），可以近似认为射线是平行于光轴的，此时通过透镜的射线在焦点处会汇聚成一点。
因此，我们可以通过测量在不同位置摆放的物体所成像的位置来计算薄透镜的焦距。
实验器材：薄透镜、光屏、白炽灯、物体（可以使用光滑和尺寸适宜的小物体）。
实验步骤：1. 将薄透镜和光源放置在同一光轴上，如图所示。
将光屏放在透镜的另一侧，调整距离使得光屏上能看到透镜清晰的像。
2. 向透镜前摆放一物体（如实验器材所述），同时在光屏上观察到物体的清晰像。
记录物体和透镜之间的距离为S1，物体和其像之间的距离为S2。
3. 移动物体位置，改变物体和透镜之间的距离，再次调整光屏位置，观察到物体在光屏上的清晰像。
记录此时物体和透镜之间的距离为S1’，物体和其像之间的距离为S2’。
4. 重复步骤3，测量不同物体和透镜之间的距离，记录数据。
5. 根据公式：1/f = 1/S1 + 1/S21/f = 1/S1’ + 1/S2’（其中f为薄透镜的焦距）计算所得的焦距，求出其平均值，作为实验结果。
实验注意事项：1. 实验环境应保证良好的光线照明条件，以免影响测量结果。
2. 操作时应注意安全，避免身体或者设备的受伤。
3. 实验期间避免震动和摇晃设备，保证数据的准确性。
实验结果与分析：我们根据实验步骤所述，通过实验测量了多组物体和透镜之间距离的数值，根据公式计算了各组所得的焦距。
最终，我们得到的平均值为10cm（保留两位小数）。
结合实验原理中所述的焦距的概念，我们可以得出，在物体距透镜足够远的情况下，通过测量不同物体与其成像之间距离变化，我们可以比较准确地计算薄透镜的焦距。
同时，从实验结果中我们也可以看出，焦距的数值是一个比较稳定的值，不受物体之间的变化和测量位置的影响，这也说明了焦距是透镜的一个固有特性。
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。
薄透镜焦距的测量实验报告
薄透镜焦距的测量实验报告实验目的，通过实验测量薄透镜的焦距，掌握测量薄透镜焦距的方法和技巧。
实验仪器，凸透镜、光具架、物镜、白纸、尺子、平行光源。
实验原理，薄透镜的焦距是指平行光线经过透镜后汇聚或者看似汇聚的位置。
对于凸透镜来说，焦距为正，对于凹透镜来说，焦距为负。
焦距的计算公式为1/f = 1/v + 1/u，其中f为焦距，v为像距，u为物距。
实验步骤：1. 将凸透镜固定在光具架上，调整光具架使得凸透镜与平行光源垂直放置。
2. 在凸透镜的一侧放置一张白纸，调整白纸的位置使得凸透镜的像清晰可见。
3. 测量凸透镜与白纸的距离，即像距v。
4. 移动白纸，使得凸透镜与白纸的距离变化，再次测量像距v。
5. 测量物距u。
实验数据记录与处理：实验一：像距v1 = 20cm，像距v2 = 18cm，取平均值v = (20+18)/2 = 19cm。
物距u = 25cm。
代入公式1/f = 1/v + 1/u，得到焦距f = 47.5cm。
实验二：像距v1 = 15cm，像距v2 = 14cm，取平均值v = (15+14)/2 = 14.5cm。
物距u = 20cm。
代入公式1/f = 1/v + 1/u，得到焦距f = 40cm。
实验结果分析：通过两次实验测量得到的焦距分别为47.5cm和40cm，两次实验结果相差不大，说明实验数据比较准确。
实验中可能存在的误差主要来自于测量距离的精度以及光线的折射等因素。
实验结论：通过本次实验，我们掌握了测量薄透镜焦距的方法和技巧，同时也加深了对薄透镜焦距的理解。
在实际应用中，我们可以通过测量薄透镜的焦距来确定透镜的性质，为光学系统的设计和调试提供重要参考。
总结：本实验通过测量薄透镜的焦距，加深了对光学原理的理解，同时也提高了实验操作的技能。
在今后的学习和科研中，我们将更加熟练地运用光学知识，为科学研究和工程技术的发展贡献自己的力量。
薄透镜焦距的测量实验原理
薄透镜焦距的测量实验原理薄透镜是一种常用的光学器件，其焦距的测量是光学实验中的一项重要内容。
下面介绍薄透镜焦距的测量实验原理。
实验原理：1.薄透镜的成像规律：薄透镜是由两个界面曲率半径较大的球面界组成，可以将平行光线聚焦或发散。
当光线通过薄透镜时，根据光线在两个球面界面的折射规律，可以得出薄透镜成像的位置和特点。
如果光线垂直入射，则光线通过薄透镜后会向透镜的凸面（或凹面）偏转，经过折射后再次偏转，最终会交于焦点F处，称为正焦距。
如果入射光线聚焦点在薄透镜的凹面（或凸面）前，光线通过透镜会发散出去，焦点F位于入射光线背后，称为负焦距。
2.物距与像距的关系：薄透镜成像过程中，物距与像距之间遵循以下关系：1/f=1/v-1/u其中，f为焦距，v为像距，u为物距。
若焦距为正值，则为凸透镜；若焦距为负值，则为凹透镜。
实验步骤：1.首先，将薄透镜固定在一个透明平板上，以保持透镜水平。
2.准备一个屏幕，调整屏幕与透镜的距离，使得在透镜后方形成清晰的倒立成像。
调整距离，直到获得清晰的像。
3.测量透镜与屏幕之间的距离，记为v（像距）。
4.在透镜前方放置一个物体，将物体逐渐向透镜移动，直到在屏幕上形成一个清晰的倒立成像。
5.测量物体与透镜之间的距离，记为u（物距）。
6.根据物距与像距的关系，计算出焦距。
实验注意事项：1.在进行实验时，保持透镜和屏幕与物体之间的距离尽量相等，避免误差。
2.实验中使用的透镜要保持光洁，并避免损伤，以保证成像质量。
3.实验过程中要注意减小环境光的干扰，保证成像清晰。
总结：薄透镜焦距的测量实验基于薄透镜的成像规律和物距与像距的关系进行。
通过测量透镜和屏幕之间的距离以及物体和透镜之间的距离，可以计算出薄透镜的焦距。
这种实验方法简便易行，为光学实验中常用的一种焦距测量方法。
薄透镜焦距的测量
實驗二十五 薄透鏡焦距測量1.目的：(1) 測量薄透鏡焦距。
(2) 練習基本光學實驗技術，如對軸、視差等。
2.原理：薄透鏡成像如圖1，在忽略透鏡厚度及近軸近似之下，成像公式為fq p 111=+ (1) p 、q 、f 依次為物距、像距及焦距，其符號規則為：實物的p 、實像的q 、聚光透鏡的f 為正，虛物的p 、虛像的q 、發散透鏡的f 為負。
由物(像)空間入射的軸平行光束聚於前(後)焦點，當物空間及像空間介質折射率相等時，前焦距與後焦距相等。
圖1測定焦距的方法很多，下面介紹比較簡單的三種：(1) 牛頓成像法：測量物距、像距，再計算焦距。
凸透鏡p > f 時成實像，用光屏可以找出像的位置。
凹透鏡成虛像，可用另一輔助物的像，藉視差法定出像的位置。
如圖2，物P 由透鏡L 成虛像於Q ，另置一物P’使高於透鏡，由透鏡內觀察Q ，透鏡外觀察P’，若QP’不重合，左右(或上下)移動眼睛時，由於有視差，二像會相對移動，調整使QP’重合時，沒有視差，從任何角度觀察，二像均重合，無相對運動的情形。
LL(a)(2) 共軛法：凸透鏡成像，如圖3所示，當 P + O > 4f 時，對固定的物像位置Q ，透鏡有兩個可能位置(I 與II)。
可以證明ld l f 422−= (2)式中l = p + q ，d 為兩個透鏡位置間的距離。
圖3凹透鏡的兩個位置分別在物P 的左右兩側，其中一種情況之物P 必須為虛物，解決這個問題實物R 可以利用輔助凸透鏡所成的實像做為虛物P 。
如圖4所示，實物R 由輔助凸透鏡K 成實像於P ，P 之位置可直接測定。
在K 與P 之間位置放置待測凹透鏡I ，則P 變成凹透鏡I 的虛物，經由凹透鏡I 成實像於Q ，此位置亦可直接測定。
將另一輔助物P’置於Q 處，並使高於凹透鏡。
將凹透鏡I 移至Q 的右側，此時P 是凹透鏡II 的實物，在適當的凹透鏡位置(II )，將成虛像於Q (用視差法與P’重合)，測量P 與Q 距離l 及I 與 II 距離d ，用公式(2)可計算f 。
实验 薄透镜焦距的测定
好处在凹透镜上沿。移动带痕玻片并仔细观察凹透镜内虚像的
顶端和凹透镜外玻片刻痕间的相对位置有无变化。当相对位置 不变,即无视差时,记录下此时玻片刻痕的位置。重复测量三次,
将数据填于表3-8-4中, 求出f。
2) 自准法 先对光学系统进行共轴调节,然后把凸透镜放在稍大于 两倍焦距处。移动凹透镜和平面反射镜 , 当物屏上出现与 原物大小相同的实像时 ,记下凹透镜的位置读数。然后去掉
图 3 - 8 - 5 自准法测凹透镜焦距光路图
四、实验内容
1. 光学系统的共轴调节 薄透镜成像公式仅在近轴光线的条件下才成立。对于几个 光学元件构成的光学系统进行共轴调节是光学测量的先决条件, 对几个光学元件组成的光路,应使各光学元件的主光轴重合,才 能满足近轴光线的要求。习惯上把各光学元件主光轴的重合称 为同轴等高。本实验要求光轴与光具座的导轨平行, 调节分两 步进行: (1) 粗调。将安装在光具座上的所有光学元件沿导轨靠拢 在一起, 仔细观察, 使各元件的中心等高, 且与导轨垂直。
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 3 - 8 - 1 自准法测薄透镜焦距光路图
2) 物距像距法(u>f) 物体发出的光线经凸透镜会聚后, 将在另一侧成一实像, 只
要在光具座上分别测出物体、透镜及像的位置, 就可得到物距
和像距。将物距和像距代入式(3 - 8 - 1)中, 得
实验
薄透镜焦距的测定
一、 实验目的 (1) 了解薄透镜的成像规律。 (2) 掌握光学系统的共轴调节。
(3) 测定薄透镜的焦距。
二、 实验仪器
光具座、薄透镜、光源、像屏、观察屏和平面反射镜等。
三、 实验原理
1. 薄透镜成像公式 当透镜的厚度远比其焦距小得多时 , 这种透镜称为薄透镜。 在近轴光线的条件下,薄透镜成像的规律可表示为
测量薄透镜焦距的方法
测量薄透镜焦距的方法薄透镜是光学实验中常用的器件，它具有很多重要的应用，如成像、照相、望远镜、显微镜等。
薄透镜的焦距是一个重要的参数，它决定了透镜的成像能力和成像位置。
因此，准确地测量薄透镜的焦距对于光学实验和应用具有重要意义。
下面将介绍几种测量薄透镜焦距的方法。
一、通过物距法测量薄透镜焦距。
物距法是一种常用的测量薄透镜焦距的方法。
具体步骤如下：1. 将一物体放置在薄透镜的一侧，并测量物体到透镜的距离，即物距u。
2. 调节物体位置，使得在透镜的另一侧得到清晰的像，测量像到透镜的距离，即像距v。
3. 根据薄透镜的公式1/f=1/v+1/u，可以计算出薄透镜的焦距f。
二、通过放大率法测量薄透镜焦距。
放大率法是另一种测量薄透镜焦距的方法。
具体步骤如下：1. 将一物体放置在薄透镜的一侧，并测量物体到透镜的距离，即物距u。
2. 调节物体位置，使得在透镜的另一侧得到清晰的像，测量像的高度，即像高h。
3. 根据放大率公式m=-v/u=h'/h，可以计算出薄透镜的焦距f。
三、通过远处物体成像法测量薄透镜焦距。
远处物体成像法是一种简便的测量薄透镜焦距的方法。
具体步骤如下：1. 将一远处物体放置在薄透镜的一侧，调节透镜位置，使得在透镜的另一侧得到清晰的像。
2. 测量像到透镜的距离，即像距v。
3. 根据薄透镜的公式1/f=1/v，可以计算出薄透镜的焦距f。
以上所述的三种方法都是常用的测量薄透镜焦距的方法，每种方法都有其适用的场合，可以根据实际情况选择合适的方法进行测量。
在实际操作中，需要注意测量的精度和准确性，避免因操作不当而导致误差的产生。
总之，薄透镜的焦距是一个重要的光学参数，准确地测量薄透镜的焦距对于光学实验和应用具有重要意义。
通过物距法、放大率法和远处物体成像法等方法，可以准确地测量薄透镜的焦距，为光学实验和应用提供准确的数据支持。
薄透镜焦距的测定 物理实验报告
南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：薄透镜焦距的测定学院：信息工程学院专业班级：学生姓名：学号：实验地点：基础实验大楼座位号：01实验时间：第7周星期3下午4点开始一、实验目的：1．掌握光路调整的基本方法；2．学习几种测量薄透镜焦距的实验方法；3. 观察薄凸透镜、凹透镜的成像规律。
二、实验原理：(一)凸透镜焦距的测定1.自准法如图所示，在待测透镜L的一侧放置一被光源照明的物屏AB，在另一侧放一平面反射镜M，移动透镜（或物屏），当物屏AB正好位于凸透镜之前的焦平面时，物屏AB上任一点发出的光线经透镜折射后，仍会聚在它的焦平面上，即原物屏平面上，形成一个与原物大小相等方向相反的倒立实像。
此时物屏到透镜之间的距离，就是待测透镜的焦距，即由于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聚焦的目的，所以称之为自准法，该法测量误差在之间。
2.成像法在近轴光线的条件下，薄透镜成像的高斯公式为当将薄透镜置于空气中时，则焦距为：式中为像方焦距，为物方焦距，为像距，为物距。
式中的各线距均从透镜中心（光心）量起，与光线行进方向一致为正，反之为负，如图所示。
若在实验中分别测出物距和像距，即可用式求出该透镜的焦距。
但应注意:测得量须添加符号，求得量则根据求得结果中的符号判断其物理意义。
3.共轭法共轭法又称为位移法、二次成像法或贝塞尔法。
如图所示，使物与屏间的距离并保持不变，沿光轴方向移动透镜，则必能在像屏上观察到二次成像。
设物距为时，得放大的倒立实像；物距为时，得缩小的倒立实像，透镜两次成像之间的位移为d，根据透镜成像公式，可推得：物像公式法、自准法都因透镜的中心位置不易确定而在测量中引进误差。
而共轭法只要在光具座上确定物屏、像屏以及透镜二次成像时其滑块移动的距离，就可较准确地求出焦距。
这种方法无需考虑透镜本身的厚度，测量误差可达到。
操作要领：粗测凹透镜焦距，方法自拟。
取D大于。
调节箭矢中点与透镜共轴，并且应使透镜光轴尽量与光具座导轨平行。
薄透镜焦距的测定实验总结
薄透镜焦距的测定实验总结
嘿，咱今天就来说说薄透镜焦距的测定实验！这实验可真是超级有趣啊！
在实验过程中，就好像是在探索一个神秘的小世界。
你得小心翼翼地摆弄那些仪器，就像呵护宝贝一样。
看着光线透过透镜，那感觉，哇，就像是看到了魔法在眼前发生。
你想想看，通过各种方法去测量焦距，不就像是在解开一个复杂的谜题吗？有时候用成像法，嘿，那成像的过程就像画画一样，一点点呈现出清晰的图像，然后你就能找到那个关键的焦距啦。
还有自准直法，哇哦，感觉自己就像是个超级侦探，在寻找那个隐藏的线索。
做这个实验可不能马虎，每一个步骤都得认真对待。
稍微有点偏差，结果可能就大不一样啦！这可不是开玩笑的呀！就像走钢丝一样，得稳稳当当的。
实验中遇到困难那也是常有的事儿，但咱可不能怕呀！得鼓起勇气去面对，去解决。
这就好比爬山，虽然过程中会累会遇到阻碍，但当你爬到山顶，看到那美丽的风景，一切都值啦！
经过一番努力，当你最终得到那个准确的焦距数据时，那种成就感，简直爆棚！就好像你攻克了一座坚固的城堡，那种喜悦难以言表。
总的来说，薄透镜焦距的测定实验真的是一次非常棒的体验。
它让我们更加深入地了解了光学的奥秘，也锻炼了我们的动手能力和思维能力。
这可不是那种随随便便就能完成的实验，它需要我们的耐心、细心和智慧。
所以，还等什么呢？大家都快来试试吧！。
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。
薄透镜焦距的测定
薄透镜焦距的测定一、实验任务1．光具座上各元件的等高、共轴调节；2．用自准法和位移法测凸透镜的焦距；3．用物距－像距法和自准法测凹透镜的焦距；4．选做（课堂上指定内容）。
二、操作要点1．光具座上各元件的等高、共轴调节（1）粗调：用目测法，将光学元件大致调到等高、共轴；（2）细调：固定物屏和像屏（二者之间的距离要大于四倍焦距），然后上下、左右调节凸透镜，直到大、小像中心重合为止。
2．凸透镜焦距的测量（1）自准法：物屏不动，移动凸透镜，直至成像清晰为止。
平面反射镜不要离透镜太远。
重复测量时，只移动凸透镜。
（2）位移法：物屏和像屏的位置固定，移动凸透镜进行多次测量。
3．凹透镜焦距的测量（1）物距－像距法：为减小误差，凸透镜应成小像。
凹透镜放入的位置要合适，并要进行大致的等高、共轴调节，不然会造成较大的测量误差。
（2）自准法：为使成像清晰，光路不要过长。
先轻轻扳动平面反射镜，以看到所成的像，然后再移动凹透镜，使像清晰。
三、注意事项1．光学元件切忌用手直接触摸；2．先调节好物屏（或光源）的高低，以使成像最亮，以后不要再调物屏或光源。
四、报告要求1．将数据按教材上的表2-20-1，表2-20-2，表2-20-3，表2-20-4整理到实验报告中。
2．计算用自准法测凸透镜、凹透镜的焦距和相应的不确定度，并完整地表达测量结果；由其它方法的测量只计算出平均焦距即可。
计算时仪器误差取1mm，且服从均匀分布。
3．计算过程必须完整，应包括所用公式和代入实验数据后的表达式。
五、设计性内容估算凹透镜材料的折射率。
六、讨论题1、2 。
大物实验之薄透镜焦距的测量
四、实验注意事项
1、安装光具座时，应轻拿轻放，不要相互碰撞，以免 影响测量的准确度。 2、用户长期不用时应将仪器放在仪器箱内保管。 3、透镜不使用时应将其放在有干燥剂的箱子里存放， 防止透镜发霉，去除透镜污垢时要用专用纸或专用镜头 擦湿布以免损坏透镜表面
五、实验步骤
1. 光具座上各光学元件同轴等高的调节 （1）粗调 （2）细调
次 数
成大像时透镜位 置
成小像时透镜位 置
d1/cm
d2/cm
1
透镜移动距离 L=|d1-d2|/cm
2
3
4
5
。
cm，
透镜焦距f/cm f1=(D2-L2)/4D
3、凹透镜焦距的测量 光路图见图。物屏位置读数S0= cm,凸透镜L1位置读数 cm，成像位置读数 cm。插入凹透镜后(每次略改变位 置)，凹透镜位置读数及成像处位置读数列于下表：
像
f
B
知，会聚光线必在透镜的焦平面上
图1
成一个与原物大小相等的倒立的实
像。此时，只需测出透镜到物屏的
距离，便可得到透镜的焦距。该方
法的测量主要是透镜与物屏之间距
离的测量，其结果可以有三位有效
数字。
(4)二次成像法(共轭法)
若保持物屏与像屏之间的距离D不 变且D>4f,沿光轴方向移动透镜，可 以在像屏上观察到二次成像：一次成 放大的倒立实像，一次成缩小的倒立 实像。如图2所示。在这种情况下， 透镜的两个位置对于物与像屏连线中 点来说是对称的。物距为P1时，得到 放大的像；物距为P2时，得到缩小的 像，在二次成像时透镜移动的距离为 L。则
P1 P2
P2 P1
D LP 1P 2 2P 1
P1DP1 D2L
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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
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。
3．实验测试前，如何调整“共轴等高”？
可分两步进行。
①粗调：
先将透镜等元器件向光源靠拢，调节高低、左右位置，凭目视使光源、物屏上的透光孔中心、
透镜光心、像屏的中央大致在一条与光具座导轨平行的直线上，并使物屏、透镜、像屏的平面与导轨垂直。
测量凹透镜焦距 O 2 L
②细调：
利用透镜二次成像法来判断是否共轴，并进一步调至共轴。
当物屏与像屏距离大于4f 时，沿光轴移动凸透镜，将会成两次大小不同的实像。
若物的中心P
偏离透镜的光轴，则所成的大像和小像的中心P ′和P ″将不重合，但小像位置比大像更靠近光轴（如下图所示）。
就垂直方向而言，如果大像中心P ′高于小像中心P ″，说明此时透镜位置偏高（或物偏低），这时应将透镜降低（或把物升高）。
反之， 如果P ′低于P ″，便应将透镜升高（或将物降低）。
调节时，以小像的中心位置为参考，调节透镜（或物）的高低，逐步逼近光轴位置。
当大像中心P ′与小像中心P ″重合时，系统即处于共轴状态。
当有两个透镜需要调整（如测凹透镜焦距）时，必须逐个进行上述调整，即先将一个透镜（凸）调好，记住像中心在屏上的位置，然后加上另一透镜（凹），再次观察成像的情况，对后一个透镜的位置上下、左右的调整，直至像中心仍旧保持在第一次成像时的中心位置上。
注意，已调至同轴等高状态的透镜，在后续的调整、测量中绝对不允许在变动。
4．实验中，用什么测量方法确定清晰像的位置？
能够正确判断成像的清晰位置是光学实验获得准确结果的关键，为了准确地找到像的最清晰位置，可采用左右逼近法读数。
先使像屏从左向右移动，到成像清晰为止，记下像屏位置，再自右向左移动像屏，到像清晰再记录像屏位置，取其平均作为最清晰的像位。
二、预习检查提问问题：
1．本实验指导书介绍了几种测量透镜焦距的方法？
2．什么是“自准直法”？它的光路成像有什么特点？
3．实验中，“同轴等高”调节可用什么方法进行细调的？
4．用什么方法确定清晰像的位置？
5．你设计的数据记录表格能体现“左、右逼近法”判断清晰像位置的思想吗？
6．已知凸透镜焦距为f ，要用此透镜成一物体放大的实像，物体应放在离透镜中心多远的地方？成缩小的实像时，物体又应放在多远的地方？
三．课后思考题
1．用自准直法测凸透镜的焦距时，平面镜M 起什么作用？M 离透镜远近不同，对成像有无影响？
提示：没有平面反射镜能不能在物屏上成像？平面反射镜的远近对所成像的清晰度和亮度有没有影响？
2．从“自准直法”光路图，我们知道，物距、像距和焦距三者是相等的，如果把三个量代入透镜成像公式会出现什么情况？满足薄透镜成像公式吗？请给予解释。
3．为何在测凹透镜焦距时，先使凸透镜成一缩小的实像？当放上凹透镜后，这个像位于凹透镜的焦点之外还是之内？为什么？
4．使用1字物屏、平面反射镜、凸透镜、白屏各一块，设计一个用自准直法测量凹透镜的实验，作出光路图，写出实验原理。
提示：依据自准直法的成像特点和借助凸透镜测凹透镜焦距的方法。
5．在“贝塞尔法”测量中，为什么要求l 〉4f ，等于或小于行不行？请给予解释。
提示：从光路图有u +v = l ，把此式联立透镜成像公式，消去变量u ，解出v 的表达式来分析。
6．如何推出“贝塞尔法”测量的透镜焦距f 的计算公式？
提示：根据上题可得到u 1=v 2和u 2=v 1，然后根据光路图可求出u 1=（l-d ）/2和v 1=l -u 1=（l+ d ）/2，最后代入成像公式并整理便可得到f 的实验测量公式（4-25-2）。
7．在应用“共轭法”测量凸透镜焦距时，要求l 〉4f ，那么l 大多少才好？是不是越大越好？ 提示：根据“共轭法”测量透镜焦距f 的计算公式，求出不确定度传递公式来分析。
P ′ P ″。