实验三 自准直法测量透镜焦距实验

实验仪器
其读数方法和螺旋测微器差不多，毫米以上的刻度在固定套管 上直接读出；毫米以下的刻度在鼓轮上读出。 读数鼓轮每旋转一周， 叉丝移动1mm，鼓轮上有100个分格，故每一格对应的读数为 0.01mm，再估读一位。实验中有两种测微目镜,不同之处在于鼓轮 刻度如同所示.
012345678
双基准线，测量时， 双基准线，测量时， 此线夹住待测刻线时 读数， 读数，整数位在视野 中读取， 中读取，小数位在鼓 轮上读取
竖线为基准线， 竖线为基准线，测 量时， 量时，竖线对准读 数，数值均在鼓轮 上读取。注意： 上读取。注意：整 数位是反的。 数位是反的。
10 5 10 5 0
70 75 80
4.059mm （a）
3.737mm （b）
实验仪器
测微目镜注意事项： (1) 测量时，鼓轮应沿同一方向旋转，不得中途反向，以避免空 程误差。 (2) 被测量物的线度方向必须与基准线方向平行，否则会引入系 统误差。 (3) 被测量物的像与基准线重合，不能存在视差 (4) 虽然测微目镜测量范围为0～10mm，但一般测量应尽量控制 在1～9mm范围内进行，以保护测微装置的准确度，切忌读 出负值。
实验内容与步骤
实验装置图
物镜 玻罗板 毛玻璃 待测透镜 测微目镜
0 1 2 3 4 5 6 7 8
消空程 记录第二组 记录第一组 线对数值h2左 线对数值 1左 1右 2右
实验注意事项
不得用手触摸仪器的光学元件及其测量附件的 表面 调节螺丝时，不得用力硬拧以免造成滑丝和仪 器变形 必须记录使用的平行管的焦距及玻罗板线距值。 测量时单向测量 分划板放到位
实验原理
焦距测量原理图：
物镜 待测透镜
h1′ 待测透镜焦距： f1′ = f′ h
实验原理 -----透镜焦距测量
如图示，选用测微目镜，使被测透镜焦平面上所成玻罗板的像也在 测微目镜的焦平面上，便可测量。 因为 所以
α = α'
f1′ =
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h1′ f′ h
式中 f 1’为被测透镜焦距， f ’为平行光管焦距实测值（贴于平行光管管壁上， 单位毫米）, h为玻罗板上所选用线距实测值(实验中为名义值)，h’1 为玻罗 板线对像的线间距(测量值)。 2
数据处理要求
测量透镜焦距 自行设计记录表格，根据测量数据分别 计算凸透镜的焦距，即各组线对分别 对应的焦距值，即最终的平均值。 公式：
h1′ f1′ = f ′ h
或者
h1′ f1′ = f′ βh
思考及课堂讨论题
1．测凸透镜焦距时，透镜与平行光管间的 距离对结果有无影响？ 2． 玻罗板放不到位，对测量的焦距值有 什么影响？
实验三 利用平行光管测量透镜焦距
实验目的和教学要求 实验仪器 实验原理 实验内容与步骤 思考题
实验目的和教学要求
了解平行光管的结构， 了解平行光管的结构，掌握平行光管的 调节方法。 调节方法。 学习使用平行光管测定薄透镜的焦距。 学习使用平行光管测定薄透镜的焦距。
实验仪器
2
4
5
6
7
1
8
3
1 .物镜组 2 .十字旋手 3 . 底座4 . 镜管 5 .分划板调节螺钉 6 .照明灯座 7 . 变压器8 . 插头
5W-F550型平行光管的结构图
测微目镜
分划板
实验仪器
(一)平行光管 平行光管主要是用来产生平行光束的光学仪器,若配用不同 的分划板，并选用读数显微镜或测微目镜 ，可以测定光学 系统的焦距、分辨率及其成像质量。光源发出的光经聚光镜
会聚与分光板反射后均匀照亮分划板。当分划板位于物镜的焦面 上时，分划板的像在物镜像空间的无穷远处 ，即由平行光管发出 的光是平行光束。
B
A
4
α
f1
'
3
α
α'
f'
1
A' B'
1.玻罗板
α
2.平行光管物镜
3.被测凸透镜
4.测微目镜
思考
如果将测微目镜换成测量显微镜， 如果将测微目镜换成测量显微镜， 测量公式如何？ 测量公式如何？
h1′ f1′ = f′ βh
实验内容与步骤
（一）实验中平行光管已调整好，不再需要调节。－－请验证。 （二）测量凸透镜的焦距 １）将被测凸透镜置于平行光管的前方，在透镜的前方放上测微 目镜，调节平行光管、被测凸透镜和测微目镜，使它们大 致在同一光轴上，尽量让测微目镜拉近到实验人员方便观 察的位置。 ２）将玻罗板放入平行光管中，罩上直筒形光源。 ３）转动测微目镜的调节螺丝，直到从测微目镜里面能看到清晰 的叉丝或标尺为止。 ４）前后移动凸透镜，使被测凸透镜在平行光管中的玻罗板成像 于测微目镜的标尺和叉丝上，表明凸透镜的焦平面与测微 目镜的焦平面重合。 ５）用测微目镜测出玻罗板像中20、10、4mm两刻线的位置， 并计算线对间距的测量值，重复几次，将各数据填入表中。 6 ）读出平行光管的焦距实测值和玻罗板两刻线的实测值（出 厂时仪器说明书中给定）
1 2 3 4
1 - 光 源：在平行光管中，利用白炽灯作为光源 2 - 毛玻璃：由于灯丝发出的光不是均匀的面光源，因此需要通过毛玻 璃将其转换成均匀的面光源照射分划板。 3 - 分划板：十字叉丝，波罗板。 4 - 物 镜：平行光管物镜
实验仪器
分划板： 分划板：

十字叉丝。 十字叉丝。

波罗板。分划板上用真空镀膜的方法镀上五
组线对，各线对间距名义值分别是：1mm， 2mm，4mm，10mm，20mm。
实验仪器
(二)测微目镜
带测微装置的目镜，由目镜、 可动分划板、读数鼓轮与连接装置等组成。目 镜把叉丝和被观测的像同时放大，其放大倍数不影响测量数据大小，但可以提高 测量准确程度。旋转鼓轮，刻有十字叉丝的可动分划板就可以左右移动。它的位 置可以在外面直接读出。测量时，应先调节目镜，看清楚叉丝，然后转动鼓轮， 使基准线与被测物的像的一端重合，便可得到一个读数。再转动鼓轮，使基准线 与被测物像的另一端重合，又可得到一个读数。两读数之差，即被测物的尺寸。 实验中用两种测微目镜，如图示。