2020年整理用自准法测薄凸透镜焦距.docx

学海无涯实验一用自准法测薄凸透镜焦距、实验目的1、掌握简单光路的分析和调整方法2、了解、掌握自准法测凸透镜焦距的原理及方法3、掌握光的可逆性原理测透镜焦距的方法4、掌握光的可逆性原理的光路调节、实验原理（一）光的可逆性原理当发光点（物）处在凸透镜的焦平面时，它发出的光线通过透镜后将成为一 束平行光。若用与主光轴垂直的平面镜将此平行光反射回去，反射光再次通过透 镜后仍会聚于透镜的焦平面上，其会聚点将在发光点相对于光轴的对称位置上。光的可逆性原理：当光线的方向返转时，它将逆着同一路径传播。借此原理可测量薄凸透镜的焦距，实验原理见图1-1图1-1当物P在焦点处或焦平面上时，经透镜后光是平行光束，经平面镜反射再经 透镜后成像于原物P处（记为Q）。因此，P点到透镜中心0点的距离就是透镜的 焦距f。（二）自准法如图1-2所示，将物AB放在凸透镜的前焦面上，这时物上任一点发出的光束经透镜后成为平行光，由平面镜反射后再经透镜会聚于透镜的前焦平面上，得到一个大小与原物相同的倒立实像 A 'B '。此时，物屏到透镜之间的距离就等于 透镜的焦距f。焦平面平面磁图1-2自准法测薄透镜焦距光路图6:三维调节架（SZ-16）7:二维平移底座（SZ-02）&三维平移底座（SZ-01）9-10 :通用分别记下P和L的位置a1、a2；则焦距4、综合焦距为:(fa fb)2三、主要仪器及耗材1:白光源 S （GY-6A）2:物屏 P （SZ-14）3:凸透镜 L （ f ' =190 mm4: 二维架（SZ-07）或透镜架（SZ-08）5:平面镜 M底座（SZ-04）四、实验内容和步骤（一）实验内容1、光学系统共轴的调节。2、利用可逆性原理测薄透镜的焦距,为：fa a2 a13、将透镜转过1800，记下P和 L的位置b1、b2；则焦距为fb b2 b.（二）实验步骤1、光路如图1-3所示，先对光学系统进行共轴调节，实验中，要求平面镜垂 直于导轨;2、移动凸透镜，直至物屏上得到一个与物大小相等，倒立的实像；3、调M镜，并微动L，使像最清晰且与物等大（充满同一圆面积）；4、分别记下P和L的位置a1、a2；5、将P和L都转1800之后，重复做前4步;&记下P和L新的位置b1、b2；7、计算:faa2a1fb b2 b1(fa fb)图1-3实验装置图五、数据处理与分析1、实验数据记录表1-1，也可自拟表格;求出f及f后计算标准误差写2、按表格中所列各项利用高斯公式计算出透镜的焦距。成f=f址f形式;3、分析实验结果，讨论误差形成原因。表1-1自准法 单位：厘米次数na1a2b1b2f123平均值f=+cmEf =%六、实验注意事项1、使用光学元器件要注意问题。例如，光学器件的镜面不要用手触及，光学器件易 碎，要轻拿轻放，用完后光学器件要规整、整齐，放回原处等。2、调共轴时，应先用目测粗调，调节速度可更快一点。3、物面、透镜面、平面镜三个平面相互平行且垂直光轴。4、注意读数应以器件的中心为标准。七、思考题1、 自准法测凸透镜焦距时，实验条件是什么？成像特点是什么？2、如果物是物体而不是一点，则如何作自准直法测透镜焦距的光路图，如 何判断物像重合。3、透镜转过180。后，所测焦距是否一样，为什么？5、自准法有哪些应用？