大物实验之薄透镜焦距的测量-.ppt

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薄透镜焦距的测定 物理实验报告(2020年整理).pptx

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f= s 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1%~5%之间。
学海无 涯
2.成像法
在近轴光线的条件下,薄透镜成像的高斯公式为
11 1 s′ − s = f ′
当将薄透镜置于空气中时,则焦距为:
f′
= −f
=
ss ′ s−s′
式中f ′ 为像方焦距,f为物方焦距,s′为像距,s为物距。
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A′B′。 此时物屏到透镜之间的距离,就是待测透镜的焦距,即
五、实验数据与处理: 凸透镜 1、自准法
物/mm
1094.5 1093.6
学海无 涯
透镜/mm 1307.2 1307.8
焦距/mm 212.7 214.2
2、物像法:
透镜 1 透镜 2
f f1 f2 213.45mm
所以
2
物 B/mm 1307.2 1307.2 1307.2 1307.2
O2A'
[
34.8 ] 40.1
S '1,2
O2A'
[
166.1 ] 271.1
像 A''
171.5 273 333.8 234.1
学海无 涯
对于不确定度:
f1,2 SSS'S' [ 44.407].1 所以

大物实验之薄透镜焦距的测量

大物实验之薄透镜焦距的测量
实验结果准确性
实验结果较为准确,但存在一定的误差。
实验数据处理
通过多次测量求平均值,减小了误差对结果的影响。
误差来源分析
读数显微镜精度
读数显微镜的精度对实验结果有较大影响,是主 要误差来源之一。
光杠杆放置位置
光杠杆放置位置不准确会影响到光线折射角度, 从而影响焦距测量结果。
环境因素
环境中的温度、湿度和气流等因素也会对实验结 果造成一定影响。
分析实验过程中可能存在的误差 来源,如测量误差、读数误差等,
并评估其对实验结果的影响。
结果对比
将实验结果与标准值进行对比, 分析实验结果的偏差情况。
结论总结
根据实验结果和分析,总结实验 结论,并提出改进意见和建议,
为后续实验提供参考和借鉴。
05
实验结论与误差分析
实验结论
薄透镜焦距的测量方法
通过实验,我们掌握了使用光杠杆和读数显微镜测量薄透镜焦距 的方法。
光源与屏幕
光源
提供实验所需的光线,通常选用平行 光光源,例如激光器或聚光灯。
屏幕
用于接收透镜折射后的光线,并将其 聚焦成清晰的像。屏幕应具有足够的 尺寸和亮度,以便观察和测量。
米尺
米尺用于测量透镜与屏幕之间的距离 ,确保实验过程中测量数据的准确性 。
米尺应选用精度高、刻度清晰的测量 工具,以便于准确读取数据。
减小误差的方法
1 2
提高测量仪器精度
采用更高精度的测量仪器,可以减小误差。
多次测量求平均值
通过多次测量并求平均值,可以减小随机误差的 影响。
3
规范操作流程
严格按照操作流程进行实验,确保光杠杆放置位 置准确,避免环境因素的干扰。
THANKS

《大学物理实验》20实验二十薄透镜焦距的测定

《大学物理实验》20实验二十薄透镜焦距的测定

《⼤学物理实验》20实验⼆⼗薄透镜焦距的测定175实验⼆⼗薄透镜焦距的测量焦距是指透镜的主点到焦点的距离,是透镜的重要参数之⼀,透镜的成像位置及性质(⼤⼩、虚实)均与其有关。

焦距测量的准确性取决于主点及焦点(或像点)的定位是否准确。

本实验介绍了测量透镜焦距的多种⽅法,并⽐较各种⽅法的优缺点。

⼀、实验⽬的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)薄透镜成像规律薄透镜是指透镜中⼼厚度d ⽐透镜焦距f ⼩很多的透镜。

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:fP P 111=+′ (1) 式中P '为像距,P 为物距,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。

f (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:p P f ′=,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PP f P P ′=′+ (2) 若在实验中分别测出物距P 和像距P ' , 即可⽤式(2)求出该透镜的焦距f 。

(3)⾃准法如图1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176M 。

移动透镜的位置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。

由透镜成像公式可知,会聚光线必在透镜的焦平⾯上成⼀个与原物⼤⼩相等的倒⽴的实像。

薄透镜焦距的测量PPT课件

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(4)位移法(两次成像法、共轭法、贝塞尔法)
这是许多光学仪器、光路共轴调节的基础方法,要熟练掌握。此法的 优点:避免了在测量物距、像距时由于估计透镜光心不准所带来的 误差。
注意:经过分析知,L以刚刚等于4f为好,这样误差较小。
光路原理如下:
物P
O1
O2
凸透镜 位移法光路图
凸透镜
屏PP
计算公式:
f L2 e2 2.凹透镜焦距的测定 4L
n (n 1)

仪 3
0.06 cm
f
2 f
2 仪
0.06
结果表示:
f 18.940.06cm
Er 0.3%
(3)物像距法
u2f
u v f 像的特点 物的位置 透镜位置 像的位置
P
O
P‘
倒立缩小
实像
u2f
倒立等大 实像
f u2f
倒立放大 实像
(1)
(4) 共轭法次数 1 Nhomakorabea物的位置 P
25.00
薄透镜焦距的测量
实验目的
测量透镜焦距的方法很多。本实验采用最简便、最常用的 平面镜自准法、物距像距法(包括位移法)。
1、 学习测量薄透镜焦距的几种方法。 2、 加深对透镜成像规律的理解。 3、 初步掌握调整光学系统成共轴的方法。 光学仪器种类繁多,而透镜是光学仪器中最基本的元件。
而反映透镜特性的基本参数是焦距。
3、物像距法中系统误差的消除
由于透镜的光心不一定在底座刻线的平面内,所测得的结果可能 偏大或偏小,要消除这一系统误差,可以将透镜反转,再测量一 次,然后取其平均值。
思考题
1、反射镜远近对成像清晰度的影响? 2、反射镜法线对成像的影响? 3、可以小像追大像吗?(不可以,越调越 远)

大学物理实验

大学物理实验

550.2
876.0
1023.5
注意:每次测量不改变凸透镜位置, 不改变凸透镜位置 注意:每次测量不改变凸透镜位置, 改变凹透镜和像屏所在位置 所在位置。 改变凹透镜和像屏所在位置。
注意事项 • 光学元件要轻拿轻放,避免损坏。 光学元件要轻拿轻放 避免损坏。 轻拿轻放, • 各光学元件的表面要求清洁干燥,使 各光学元件的表面要求清洁干燥, 用时不允许直接接触光学表面 用时不允许直接接触光学表面 • 处理实验结果要注意是否要进行不确 定度分析,同时也要注意有效数字和 定度分析,同时也要注意有效数字和 单位。 单位。
课后思考
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 用自准直法测凸透镜的焦距时 , 平面镜 M 起什么作用 ? 透镜远近不同,对成像有无影响? 透镜远近不同,对成像有无影响? 自准直法”光路图,我们知道,物距、 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? 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。 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 为何在测凹透镜焦距时,先使凸透镜成一缩小的实像? 上凹透镜后, 这个像位于凹透镜的焦点之外还是之内? 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? 使用1字物屏、平面反射镜、凸透镜、白屏各一块, 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, 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。 共轭法” 测量中, 5 . 在 “ 共轭法 ” 测量中 , 为什么要求 L 〉4f , 等于或小于 行不行?请给予解释。 行不行?请给予解释。

大物实验之薄透镜焦距的测量

大物实验之薄透镜焦距的测量

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

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

凹透镜位置读
次数

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
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
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

实验2 薄透镜焦距的测定

实验2  薄透镜焦距的测定

∆f
fn = X − X0
∆f
D= X3 − X0 =900cm F= ∆f 2 ( D − 2 d )/4D
A、B 间距离越大,这种现象越明显;A、B 间距为零,就看不到这种现象。因此, 根据视差的情况可以判定 A、B 两物体谁远谁近及是否重合。 视差法测量凹透镜焦距时,在物和凹透镜之间置一有刻痕的透明玻璃片, 当透明玻璃片上的刻痕和虚像无视差时,透明玻璃片的位置就是虚像的位置。 图 4 为凹透镜成像光路图。实验中物 AB 是物屏上的箭头,其虚像的位置 不能直接用像屏测定。 实验时将一有刻痕的透明玻璃片装到滑座上,让它在物屏 和透镜之间移动,眼睛在透镜另一侧观察。观察的要点是:从凹透镜里边看物, 从凹透镜外边看刻痕, 且眼睛左右移动观察。当透镜中物的虚像与镜外玻璃片刻 痕没有视差时,有光具座标尺测出物屏及刻痕到透镜的距离,即 s 和 s’,将它们 代入 2.2 式即渴求的焦距 f。
图 2像距法球焦距: 当透镜的厚度远比其焦距小的多时,这种透镜称为薄透镜。在近轴光线的 条件下,薄透镜成像规律克表示为: f′ f + =1 (2.1) s′ s
当将薄透镜置于空气中时为: s′s f ’=-f= (2.2) s −s′ (2.2)式中,f ’为像方焦距;f 为物方焦距。 式中的各线距均从透镜中心量起,与光线进行方向一致为正,反之为负, 如图 2.1 所示。若在实验中分别测出物距 s 和像距 f ’。但应注意:测得量须添加 符号,求得量则根据求得量则根据求得结果中的符号判断其物理意义。 (3)自准直法: 如图 2.2 所示,在待测透镜 L 的一侧放置被光源照明的 1 字形物屏 AB,在另 一侧放平面反射镜 M,移动透镜,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,将变为平行光线,然后被平面反射 回来。再经过透镜折射后,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 A’B’。此时物屏到透镜之间的距离,就是待 测透镜的焦距,即

大物实验之薄透镜焦距的测量ppt课件

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2
(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
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。
7
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
透镜的焦距,常用一个已知焦距的凸透镜与之组合成为
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
6
三、实验仪器 光具座1个,滑块4块,光屏1个,光源盒1个,
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。
1
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 B F
并与主光轴成很小夹角的光束)
f
的条件下,薄透镜的成像可表
P
示为:
1 1 1 1
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A
L
M


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
透镜的焦距,常用一个已知焦距的凸透镜与之组合成为
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
f2? ?
?
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。
次 数
成大像时透镜位 置
成小像时透镜位 置
d1/cm
d2/cm
1
2
透镜移动距离 L=|d1-d2|/cm
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:
凹透镜位置读
次数

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
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
(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?
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 B F
并与主光轴成很小夹角的光束)
f
的条件下,薄透镜的成像可表
P
示为:
111 ??
P? P f
?1?
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。
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=
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
L D>4f '
缩小像 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
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 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 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 知,会聚光线必在透镜的焦平面上 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。
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