平行光管内凸透镜焦距的测量方法_俸永格

收稿日期:2002-03-13

作者简介:俸永格(1964-),男,广西桂林人,海南大学理工学院实验师.

第20卷第3期海南大学学报自然科学版

Vol.20No.32002年9月NATURAL SCIENCE JOU RNAL OF HAINAN UNIVERSITY Sep.2002

文章编号:1004-1729(2002)03-0279-03

平行光管内凸透镜焦距的测量方法

俸永格

(海南大学理工学院,海南海口570228)

摘 要:介绍一种测量平行光管内凸透镜焦距的测量方法.该方法无需昂贵的仪器设备,亦无需拆开平行光管,只以平行光管一端的狭缝为/桥0巧妙地实现了对另一端凸透镜焦距的测量.关键词:平行光管;凸透镜;焦距

中图分类号:O 43212 文献标识码:A

用常规方法测量透镜焦距,对仪器要求较高,而要想在不拆开平行光管的情况下,测量平行光管内透镜的焦距亦不可能.为探讨平行光管内凸透镜焦距的测量方法,笔者在我校2000级各班的大学物理实验课教学中,将/物距像距法测焦距0,/测微目镜的使用0以及/平行光管0等基础实验有机地结合起来,整合为一个全新的设计性实验,取得了很好的教学效果,现介绍如下.

1 测量原理

1.1 平行光管内狭缝宽度的测量原理 仪器布置如图1.光源放在左侧,使光通过L c 照亮狭缝.固定平行光管与白屏的位置,使狭缝与白屏之间距离l >4f ,透镜L 位于狭缝与白屏之间.在上述布置下透镜L 有2个位置可使狭缝成像于屏上.光路分别如图2和图3[1].

图1 仪器放置图

图2 狭缝成一放大实像于屏上

图3 狭缝成一缩小实像于屏上

由透镜成像关系有d 1d =l 2l 1,d 2d =l 2c l 1c ,又有l 1=l 2c ,l 2=l 1c ,

可得

d =d 1d 2.

(1)利用测微目镜测出d 1、d 2,可得狭缝宽度d.

1.2 平行光管内凸透镜焦距的测量原理 仪器布置如图4,使由左侧光源照亮的狭缝通过L c 与L 成像在屏上.光路如图

5[2].

图4 仪器放置图

图5 焦距测量原理图

狭缝边缘A 的光线经透镜L c 后成为平行光,其方向沿通过L c 中心O 的光线AO.若这些光线经透镜L 后成像于屏上,则屏必定位于透镜L 的焦平面上.通过透镜L 中心O L ,作平行于AO 的辅助线O L A c 交屏于A c ,即为狭缝边缘A 的像点.同理可得狭缝边缘B 点的像点B c .由图5可得

tg u =12d f c =12d 3

f

[2] ,

f c =d d 3

f .

(2)

测出d 3,并利用由(1)式得出的d ,即可得L c 的焦距f c .

2 仪器用具与测量方法

2.1 仪器用具 待测的已调好的平行光管1个(由一狭缝与凸透镜L c 组成,狭缝位于L c 的焦平面上),透镜L 1个(f =11.00cm ),测微目镜1个,光源1套,白屏1个,独立的可调支架5个,各用具都装在独立的可调支架上.2.2 测量方法

1)按图1布置仪器,根据白屏上成像情况进行等高同轴调整.

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2)调节测微目镜,直到能看清楚分划板上的叉丝为止.

3)移去白屏,移动测微目镜使狭缝成像在测微目镜分划板上.调节平行光管与测微目镜相对于其轴线的方位,使狭缝像长度方向与分划板移动方向垂直.

4)反复微移透镜L 的位置,消除视差,在测微目镜中测d 1;不改变目镜位置重复测d 13次.5)不改变目镜位置,移动透镜L 至另一位置,使在目镜中能看清狭缝的像,按照步骤4)的方法测d 23次.

6)按图4布置仪器,移动L 或屏的位置,使在屏上恰好可看到狭缝的像.7)按照步骤3)、4)的方法,测d 33次.

3 测量数据及结果

根据上述测量方法所测数据及计算结果如表1和表2所示.

表1 d 1、d 2测量数据mm

次 数d 1

d 1左d 1右d 2

d 2左d 2右1

4.380

5.0003.6325.41624.4005.0103.6305.41634.3905.0003.6305.415平均值

4.390

5.003

3.631

5.416 注:d 左、d 右分别表示狭缝像的2个边缘的位置读数;

d 1=d 1右-d 1左=0.613mm,d 2=d 2右-d 2左=1.785mm;狭缝宽度d =

d 1d 2=1.046mm 1

表2 d 3测量数据

mm

次 数d 3

d 3左d 3右14.4205.09624.4505.11634.4305.100平均值

4.433

5.104 注:f =11.00cm;

d 3=d 3右-d 3左=0.671mm;焦距f c =

d

d 3

f =17.15cm 14 结束语

本文所介绍的测量方法,无需昂贵的仪器设备,亦无需拆开平行光管,只以平行光管一端的狭缝为/桥0巧妙地实现了对另一端凸透镜焦距的测量.

参考文献:

[1]温王申麟.物理实验[M].广州:华南理工大学出版社,1990.

[2]华中工学院,天津大学,上海交通大学.物理实验[M].北京:高等教育出版社,1981.

A Measuring Method of Convex Foci in Collimator

FE NG Yong_ge

(Science and Engineeri ng College of Hainan University,Haikou 570228,China)

Abstract:In this paper,a measuring method of convex lens foci in collimator is given.This method needs no expensive instrument and apparatus,and doesn .t need to disassemble the collimator either,but it can measure the foci of the convex lens at the other end by only taking the narrow_gap at the one end of collimator as a /bridge 0.

Key words:collimator;convex lens;foci

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