大物实验之薄透镜焦距的测量

（二）薄透镜焦距的测量原理
1.凸透镜的焦距测量
（1）粗测法： 当物距趋向无穷大时，由(1)式可得： f P ，即无穷
远处的物体成像在透镜的焦平面上。用这种方法测得的结 果一般只有1～2位有效数字。由于这种方法误差较大，大 都用在实验前作粗略估计，如挑选透镜等。
（2）公式法 根据(1)式，则薄透镜焦距为 f PP P P
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：
A
BF f
P
B' F
P A'
(3)自准法
如图所示，在透镜L的一侧放置
被光源照亮的物屏AB，在另一侧放 置一块平面镜M。移动透镜的位置
A
L
M
即可改变物距的大小。当物距等于
透镜的焦距时，物屏AB上任一点发
物
出的光，经透镜折射后成为平行光；
再经平面镜反射，反射光经透镜折 射后重新会聚。由透镜成像公式可
像
透镜组，物体发出的光线通过凸透镜后会聚，再经凹透
镜后成实像。如图3所示。若令 S2 (>0)为虚物的物距，S2
S2 为像距，则凹透镜的焦距为：
L1 L2
f
2
S2 S2 S2 S2
A
B
B’ B’
A’
A’
S2 S'2
图3
三、实验仪器
光具座1个，滑块4块，光屏1个，光源盒1个， 遮光屏1个，透镜座2个(凹透镜1块，凸透镜1块)， 3V电源1个，手电筒1个。
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
凹透镜位置读
次数
数
d1/cm
位置读数 d2/cm
虚物物距 像距/cm S2=d1-S0 S2’=d1-d2
/cm
1
2
3
4
5
2.测凸透镜的焦距 (1)用自准法测量凸透镜的焦距。 (2)通过测量物距、像距求凸透镜的焦距。 (3)用二次成像法测量凸透镜的焦距。 3. 凹透镜焦距的测量
六、原始数据记录表
1、自准直法：
物(像)屏位置读数P=
，
凸透镜位置读数F=
，
（透镜转180o读数）凸透镜位置读数F'=
2、二次成像法(共轭法) 物屏位置读数S0= cm，像屏位置读数P=
一、实验目的
薄透镜焦距的测量
1．学习透镜方面的基本知识。 2．掌握薄透镜的焦距的几种测量方法。
二、实验原理
（一）薄透镜成像规律
A
在近轴光线（指通过透镜中心 并与主光轴成很小夹角的光束） 的条件下，薄透镜的成像可表 示为：
BF f
P
1 1 1 1
P P f
B' F
P A'
式中P'为像距，P为物距，f 为(像方)焦距。各线 距均从透镜中心(光心)量起，与光线进行方向一致 为正，反之为负。
P1 P2
P2 P1
D L P1 P2 2P1
P1
D
P1
D 2
L
f D 2 L2 4D
P2
P'2
P1
P'1
缩小像
L D>4f’
放大像
图2
2.凹透镜焦距的测量
上述四种方法要求物体经透镜后成实像，适于测量凸
透镜的焦距，而不适于测量凹透镜的焦距。为了测量凹
透镜的焦距，常用一个已知焦距的凸透镜与之组合成为
f
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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