物理实验思考题答案

光学实验思考题集

一、 薄透镜焦距的测定

⒈远方物体经透镜成像的像距为什么可视为焦距？ 答：根据高斯公式v

f u f '+＝1，有其空气中的表达式为'111f v u =+-，对于远方的物体有u ＝－∞，代入上式得f ´＝v ，即像距为焦距。

⒉如何把几个光学元件调至等高共轴？粗调和细调应怎样进行？

答：对于几个放在光具座上的光学元件，一般先粗调后细调将它们调至共轴等高。 ⑴ 粗调

将光学元件依次放在光具座上，使它们靠拢，用眼睛观察各光学元件是否共轴等高。可分别调整：

1) 等高。升降各光学元件支架，使各光学元件中心在同一高度。

2) 共轴。调整各光学元件支架底座的位移调节螺丝，使支架位于光具座中心轴线

上，再调各光学元件表面与光具座轴线垂直。

⑵细调（根据光学规律调整）

利用二次成像法调节。使屏与物之间的距离大于４倍焦距，且二者的位置固定。移动透镜，使屏上先后出现清晰的大、小像，调节透镜或物，使透镜在屏上成的大、小像在同一条直线上，并且其中心重合。

⒊能用什么方法辨别出透镜的正负？

答：方法一：手持透镜观察一近处物体，放大者为凸透镜，缩小者为凹透镜。方法

二：将透镜放入光具座上，对箭物能成像于屏上者为凸透镜，不能成像于屏上

者为凹透镜。

⒋测凹透镜焦距的实验成像条件是什么？两种测量方法的要领是什么？

答： 一是要光线近轴，这可通过在透镜前加一光阑档去边缘光线和调节共轴等高来实现；二是由于凹透镜为虚焦点，要测其焦距，必须借助凸透镜作为辅助透镜来实现。

物距像距法测凹透镜的要领是固定箭物，先放凸透镜于光路中，移动辅助凸透

镜与光屏，使箭物在光屏上成缩小的像（不应太小）后固定凸透镜，记下像的坐标位置（P ）；再放凹透镜于光路中，并移动光屏和凹透镜，成像后固定凹透镜（O 2），并记下像的坐标位置（P ´）；此时O 2P ＝u ，O 2P ´＝v 。

用自准法测凹透镜焦距的要领是固定箭物，取凸透镜与箭物间距略小于两倍凸

透镜的焦距后固定凸透镜（O 1），记下像的坐标位置（P ）；再放凹透镜和平面镜于O 1P 之间，移动凹透镜，看到箭物平面上成清晰倒立实像时，记下凹透镜的坐标位置（O 2），则有f 2 ＝O 2P 。

⒌共轭法测凸透镜焦距时，二次成像的条件是什么？有何优点？

答：二次成像的条件是箭物与屏的距离D 必须大于4倍凸透镜的焦距。用这种方

法测量焦距，避免了测量物距、像距时估计光心位置不准所带来的误差，在理

论上比较准确。

6．如何用自准成像法调平行光？其要领是什么？

答：固定箭物和平面镜，移动箭物与平面镜之间的凸透镜，使其成清晰倒立实像于

箭物平面上。此时，箭物发出的光经凸透镜后为平行光。其要领是箭物与平面

镜间距要大于凸透镜焦距。

7．不同物距的物体经凸透镜成像时，像的清晰区大小是否相同？

答：不相同。原因有二：一是不同区间的物其成像区间范围不相同，二是由于近轴光线条件不能满足，致使存在色像差。

8．用自准法测凸透镜焦距时，透镜光心偏离底座中心坐标时，应如何解决？

答：由于透镜的光心不一定在底座刻线的平面内，所测结果可能偏大或偏小，要消除这一系统误差，可将透镜反转180°,再测量一次，然后取其平均值。

9．分析测焦距时存在误差的主要原因。

答：①共轴等高调节不好；②成像清晰范围找得不准；③由于箭物所放位置不能测量或箭物倾斜没进行修正。

10．没有接收屏就看不到实像，这种说法正确吗？

答：不正确。对于透镜，只要在它成像的范围内，用眼睛对着光线都能看到实像。

11．本实验介绍的几种测量凸透镜的方法，哪一种方法比较好？为什么？

答：从道理上说位移法比较好，因为这种方法把焦距的测量归结于可以精确测量的量D和d的测量，避免了确定凸透镜光心位置不准带来的困难。

12．利用自准直法测凸透镜的焦距时，为什么会发现透镜能在两个不同位置，使 1 字孔屏上出现清晰的像？

答：这是因为除了自准直法产生的哪个像外，凸透镜背对1字孔的那个凹面能象凹面反射镜那样成一个倒立的实像，只是这个像距比凸透镜的焦距小。

13．物距不同时，像的清晰范围是否相同？

答：是不相同的。按近轴光学的分析，物距越大，像的清晰范围越大。

14．在测凸透镜焦距时，可以用测得的多组u 、v 值，以u /v （即像的放大率）作纵轴，以u作横轴，画出实验图线。试问这条实验图线具有什么形状?怎样

从这条图线求出焦距f?

答：由焦距计算公式：1/u+1/v=1/f整理后得：u/v=u/f-1。以u为横坐标，u/v为纵坐标作图为一直线，其斜率为1/f，进而可求得焦距。

15.在透镜焦距测定过程中，有时没有看到1 字像，而看到灯丝的像，这是为什么？

答：这是因为平行光没有完全调节好原因。

16．如何直接判断凸透镜和凹透镜？

答：观察光线经过这两类透镜折射以后是否能会聚于一点。用手拿着透镜观察桌面上的字，如相同的高度，字放大的这块是凸透镜，字缩小的这块是凹透鏡。

17．凸透镜、凹透镜的定义及性质？

答；中間厚邊緣薄的叫凸透鏡，中間薄边緣厚的叫凹透鏡。凸透鏡會令光线聚焦，令影像放大。凹透鏡会令光线发散開，令影像縮小。

18．测量凸透镜及凹透镜除书上的几种方法，还有其他方法吗？

答：测量凸透镜及凹透镜除书上有成像公式法、位移法、自准直法、辅助透镜法和视差法。

19．公式法测凹透镜焦距时，凹透镜的位置如何放置？

答：因为凹透镜不能成实象，所以要借助凸透镜来成象，凹透镜的位置应放在凸透镜第一次成象位置的后面、平面镜的前面。

20．公式法、位移法测透镜焦距时，加圆孔光阑时象如何变化，为什么？

答：公式法、位移法测透镜焦距时，加圆孔光阑时象变得清晰。主要是把杂光去掉，使远轴光线变成近轴光线。

21．测量透镜焦距，选择放大的像还是缩小的像比较准确，为什么？

答：测量透镜焦距，选择缩小的像比较准确，容易观察它的清晰度。如果在测凹透镜焦距时，如第一次就成一个大的象，然后再放上凹透镜，经发散象会更大，一象会不清晰，二会超出视场范围。

22．加圆孔光阑后，选择较远的像还是较近的像比较准确，为什么？

答：加圆孔光阑后，选择较近的像比较准确，因为加上圆孔光阑后，光的能量会减少，如距离较远的话，由于光能的不足而影响象的清晰度。

23．自准直法则透镜焦距时，为什么不加圆孔光阑？

答：自准直法则透镜焦距时，光经过平面镜反射路径长，光的能量要损耗，为了保证能量所以不加圆孔光阑。

24．如何测量凸透镜的曲率半径及折射率？

答：用牛顿环放在读数显微镜上，测出它第K级的直径D，代入公式算出它的曲率半径及折射率。