铜仁学院光学实验报告
实验名称：用两次成像法测凸透镜焦距班级：2010级物理学班
姓名：李纯武
学号：2010051045
指导老师：冉老师
实验日期：2012年4月10日
目录
一,实验目的. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 二,实验仪器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 三,实验原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 四,实验步骤. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4~5 五,数据记录与处理. . . . . . . . . . . . . . 5~6 六,误差分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6~7
一，实验目的
（1）掌握位移法测透镜焦距的原理及方法。
（2）理解透镜的成像特性。
二，实验仪器
1:溴钨灯S 5:白屏H （SZ-13）
2:物屏P（SZ-14）6:二维调节架（SZ-16）
3:凸透镜L（f，=190mm）7:二维平移底座（SZ-02）4:二维调整架（SZ-07）8-9:通用底座（SZ-01）
图2-1
三， 实验原理
图2-1
如图2-1，取物体与像屏之间的距离L 大于4倍凸透镜焦距f ，即L>4f,并保持L 不变。沿光轴方向移动透镜，则在像屏上必能两次成像。当透镜在位置I 时屏上将出现一个放大清晰的像（设此物距为u ，像距为v ）；当透镜在位置II 时，屏上又将出现一个缩小清晰的像（设此物距为u ′，像距为v ′），设透镜在两次成像时位置之间的距离为C ，根据透镜成像公式，可得u= v ′，u ′=v 又从图2-1可以看出：
u v u C L 2='+=-
∴2
C
L u -=
2
2C
L C L L u L v +=--
='-=' ∴f=uv/(u+v)=[(L-C)/2·
(L+C)/2]/L=(L^2-
C^2)/4L...........................
四， 实验步骤
1）按图2-1沿米尺布置各器件并调至共轴 ；
2）紧靠米尺移动L ，使被照亮的物体在屏H 上成一清晰的放大像，记下 L 的位置a 1和P 与H 间的距离l ；
3）再移动L ，直至在像屏上成一清晰的缩小像，记下L 的位置a 2 ；
4）将P 、L 、H 转180°（不动底座），重复做前3步，又得到L 的两个位置b 1、b 2 ； 5) 计算：
1
2a a d a -= ； 1
2b b d
b
-=
()l
d l f
a a
422
,-=
；
()l
d l f
b b
422
,-=
待测透镜焦距：
2
,
,,
b a f f f +=
L1=119.95cm L2=44.60cm 数据处理
经计算L=L 1-L 2=119.95-44.60=75.35cm
a 1 2 ，
b 12再根据表中数据及公式()l
d l f
a a
422
,-=
； ()l
d l
f b b
422
,-= 计算得
15.00 15.00 根据表中数据计算得
= 14.99cm
=14.98cm
根据公式2
,
,,
b a f f f +=计算得f ’=14.99cm=149.9mm
六，误差分析
（1）在实验的过程中存在一定的错误操作问题，却不可知，
没有及时更正从而引入一定的误差。
（2）测量的过程中桌面标尺引入的标准不确定度为 U B (x)=0.1mm/3^(?)=0.058mm
（3）实验标准偏差为
S 1={[(15.00-14.99)^2+(15.00-14.99)^2+(14.95-14.99)^2+(14.99-14.99)^2+(15.01-14.99)^2+(14.95-14.99)^2+(15.02-14.99)^2+(15.03-14.99)^2+(14.98-14.99)^2+(14.99-14.99)^2]∕9}^?=0.027
S2={[(15.00-14.98)^2+(14.96-14.98)^2+(14.95-14.98)^2+(14.97-
14.98)^2+(14.98-14.98)^2+(14.97-14.98)^2+(14.99-14.98)^2
+(14.99-14.98)^2+(15.02-14.98)^2+(15.00-14.98)^2]/9}^?=
0.021
S=（s1+s2）/2=(0.027+0.021) /2=0.024
（4）在实验过程中各实验仪器的调节与等高共轴有一定偏差，故实验的结果与标准结果存在一定偏差，从而引入误差.
注：来自于百度文库用贝塞耳法（两次成像法）测薄凸透镜焦距。
一、实验原理： 薄透镜是指其厚度比两球面的曲率半径小得多的透镜。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。 在近轴光束（靠近光轴并且与光轴的家教很小的光线）的条件下，薄透镜（包括凸、凹透镜）的成像公式为： f v u 111=+…………（1） 式中：u 为物距；v 为像距；f 为焦距。它的正、负规定为：实物、实像时，u 、v 为正；虚物、虚像时，u 为正，v 为负；凸透镜f 为正，凹透镜f 为负。利用上式测定焦距，可以有几种方法，除了本实验中的方法以外，还可用焦距仪测量。 利用上式时必须满足： a. 薄透镜； b. 近轴光线。 实验中常采取的措施是： a. 在透镜前加一光阑以去边缘光线； b. 调节各元件使之共轴。 一般透镜中心厚度有几毫米，也会给测量带来一定的误差。当不考虑透镜厚度时，会有百分之几的误差，这是允许的。 1. 凸透镜焦距的测量方法 （1）物距像距法 由实验分别测出物距u 及像距v ，利用（1）式，求出焦距： v u uv f += ……（2） （2）自准法 从（1）式可知，当像距∞=v 时，f u =，即当物体上各点发出的光经透镜后，变为不同方向的平行光时，物距即为透镜的焦距。该方法利用实验装置本身产生平行光，故为自准法，见下图。 （3）位移法 当物AB 与像屏的间距f D 4>时，透镜在D 间移动可在屏上两次成像，如下图所示，一次成
放大的像，另一次成缩小的像。 由公式（1）与图中的几何关系可得： f u D u 11111=?+……（3） f d u D d u 11111=??++……（4） 由上两式右边相等得： ()2 1d D u ?= ……（5） 将（5）式代入（3）式得： ()()D d D d D D d D f 4422?+=?=……（6） 式中：D 为物与像屏的间距；d 为透镜移动的距离。 2. 凹透镜焦距的测量方法 因实物经凹透镜后，不能在屏上生成实像，故测其焦距时总要借助一个凸透镜，使凸透镜给凹透镜生成一个虚像，最后再由凹透镜生成一个实像。 （1）物距像距法 如下图所示，在没有凹透镜时，物AB 经凸透镜1L 后将成实像于''B A ，在1L 和''B A 间插入凹透镜2L 后，''B A 便称为了2L 的物，但不是实物，而为虚物。对2L 而言，物距' 'A O u ?=。该虚 物由凹透镜2L 再成实像于''''B A ，像距''''A O v ?=。由透镜成像公式（1）得： v u uv f += 注意到这时0v ，故必有0 南昌大学物理实验报告 课程名称：大学物理实验 实验名称：薄透镜焦距的测定 学院：信息工程学院专业班级： 学生姓名：学号： 实验地点：基础实验大楼座位号：01 实验时间：第7周星期3下午4点开始 一、实验目的： 1．掌握光路调整的基本方法； 2．学习几种测量薄透镜焦距的实验方法； 3. 观察薄凸透镜、凹透镜的成像规律。 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 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，该法测量误差在之间。 1%~5% 2.成像法 在近轴光线的条件下，薄透镜成像的高斯公式为 1 s '?1s =1f '当将薄透镜置于空气中时，则焦距为： f ' =?f =ss ' s ?s '式中为像方焦距，为物方焦距，为像距，为物距。 f 'f s 's 式中的各线距均从透镜中心（光心）量起，与光线行进方向一致为正，反之为负，如图所示。若在实验中分别测出物距和像距，即可用式求出该透镜的焦距。但应注意:测得量须添加符号，求得量s s 'f '则根据求得结果中的符号判断其物理意义。 3.共轭法 共轭法又称为位移法、二次成像法或贝塞尔法。如图所示，使物与屏间的距离并保持D >4f 不变，沿光轴方向移动透镜，则必能在像屏上观察到二次成像。设物距为时，得放大的倒立实像；s 1物距为时，得缩小的倒立实像，透镜两次成像之间的位移为d ，根据透镜成像公式，可推得：s 2 f ' = D 2?d 2 4D 物像公式法、自准法都因透镜的中心位置不易确定而在测量中引进误差。而共轭法只要在光具座上确定物屏、像屏以及透镜二次成像时其滑块移动的距离，就可较准确地求出焦距。这种方法无需考f '虑透镜本身的厚度，测量误差可达到。 1% 凸透镜成像规律实验题（含答案） 1．（12济宁）将一物体分别放在甲、乙两凸透镜前等距离处，通过甲透镜成缩小的像，通过乙透镜成放大的像，由此可推断：甲透镜的焦距＿＿＿＿乙透镜的焦距（选填“小于”、“等于”或“大于”）。 2．（12江西）在“探究凸透镜成像规律”的实验时，小明将烛焰、凸透镜放在如图甲所示位置，在光屏上正好出现倒立等大的像。然后，小明将烛焰、凸透镜放在如图乙所示位置，此时能观察到＿＿（选填“正立”或“倒立”）、放大的＿＿像（选填“实”或“虚”）。 3．（12浙江宁波）将蜡烛、焦距为10cm的凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛，使烛焰、透镜和光屏的中心在同一高度上．移动蜡烛使烛焰距凸透镜25cm，在凸透镜另一侧移动光屏，会在光屏上得到一个倒立、＿＿＿＿＿＿＿的实像．根据这一成像规律，请举一个生活中的应用实例：＿＿＿＿＿＿＿。 4．（12河南）如图所示，在研究凸透镜成像规律的实验中，光屏上呈现了烛焰倒立清晰的像。如果去掉光屏，眼睛在A 处__________（选填“能”或“不能”）看到这个像，原因是__________。 5．（12海南）小青将点燃的蜡烛分别放在如图所示的a、b、c点探究凸透镜成像规律，蜡烛在＿＿＿＿点时，凸透镜右侧光屏上成的像最大，像是＿＿＿＿（选填“正立”或“倒立”）的。 6．（12苏州）如图所示是某实验小组合作探究“凸透镜 成像规律”的实验装置（足够长）．实验时应先调节烛 焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一直线上，并且大 致在＿＿＿＿上；当烛焰离凸透镜20cm时，在另一侧光屏上得到一个清晰、倒立、缩小的烛焰的像，随着蜡烛的燃烧，可观察到光屏上的像向＿＿＿＿（上/下）移动；移动蜡烛，使烛焰离凸透镜10cm，再移动光屏，＿＿＿（能/不能）在光屏上得到一个清晰的烛焰的像． 7．（12扬州）探究凸透镜成像规律： （1）实验中出现了如图所示的情形，要使像成 在光屏的中央，应将光屏向＿＿＿＿＿(上/ 下)调整。 实验一用自准法测薄凸透镜焦距 一、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 二、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O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。 图1-2 自准法测薄透镜焦距光路图 三、主要仪器及耗材 1：白光源S （GY-6A ） 6：三维调节架 (SZ-16) 2：物屏P （SZ-14） 7：二维平移底座 (SZ-02) 3：凸透镜L （f ′=190 mm ） 8：三维平移底座 (SZ-01) 4：二维架（SZ-07）或透镜架（SZ-08） 9-10：通用 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，分别记下P 和L 的位置a 1、a 2；则焦距为 ：12,a a f a ?= 3、将透镜转过1800，记下P 和L 的位置b 1、b 2；则焦距为12,b b f b ?= 4、综合焦距为：2 ) (,,, b a f f f += （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a 1、a 2； 5、将P 和L 都转1800之后，重复做前4步； 6、记下P 和L 新的位置b 1、b 2； 7、计算： 1 2,a a f a ?= ； 1 2,b b f b ?= 2)(,,, b a f f f += 凸透镜成像规律练习题一：在下图中分别作出光路图. 二．计划进行实验探究，并把现象和数据填在表格中。 物距与焦距的关系物距u/cm 像的性质像距v/cm 虚实大小正倒 U>2f U>2f 2f>u>f 2f>u>f U 9、想一想，在哪些情况下，我们不能在光屏上得到像？ 10、一束平行光正对凸透镜照射时，在离透镜15cm处的光屏上得到一个亮点，那么当物体位于透镜前35cm处时，在透镜的另一侧可得到 ( ) A、倒立缩小的实像 B、倒立放大的实像 C、正立放大的虚像 D正立缩小的虚像 11、烛焰通过凸透镜恰好在光屏上得到一个放大的像，若保持凸透镜位置不变，把烛焰和光屏位置对调一下，则 ( ) A、光屏上仍能成一个放大的像 B、光屏上能成一个缩小的像 C、光屏上不能成像，但通过透镜能看到 12、已知凸透镜的焦距为10厘米，物体离开凸透镜的距离为15厘米，那么所成 像是（） A．倒立缩小的实像 B．倒立放大的实像C．正立缩小的像 D．正立放大的像 13、将一滴水滴在水平放着的塑料贺卡的字上，人看到水滴下面的字是（） A、等大的实像 B、放大的虚象 C、等大的虚象 D、缩小的实像 14、做“研究凸透镜成像”的实验，当把蜡烛放在图5－2中的a点位置时，光屏在另一侧的适当位置处将得到__________像，(填，大小，倒正，虚实)若将蜡烛从a点移到b点时，得到____________像。 15、在研究凸透镜成像规律实验中,当物体到凸透镜的距离小于焦距时,物体所成的像是_____、_____、_____像, 16、在研究凸透镜成像的实验中，经凸透镜成放大的实像，则物距u应满足( ) A.u＞2f; B.2f＞u＞f; C.u=2f ； D.u＜f 17、在物体由远处向凸透镜焦点移近的过程中，像距与实像的变化情况是：( ) A.像距逐渐增大，像逐渐变大 B.像距逐渐增大，像逐渐变小 C.像距逐渐减小，像逐渐变大 D.像距逐渐减小，像逐渐变小 18、如图为凸透镜成像的示意图．由于不慎将透镜的上沿摔掉一块(图中阴影部 分)，则所成的像将（） A．像的A′部分消失了 B．像的B′部分消失了C．成 像的效果不受影响 D．像A′B′是完整的，亮度 变暗 19、在“研究凸透镜成像”实验中 (1)实验所需的主要器材有光具座、___________、___________、___________。 (2)把凸透镜、光屏、蜡烛放在一条直线上，要调整________和________的高度，使它们的中心大致在______________。 (3)把烛焰放在距凸透镜2倍焦距以外，移动光屏时，眼睛要观察________，一直到光屏上出现______________为止，这时光屏上成的是________、________的实像 (4)如果保持凸透镜位置不变，先后把烛焰放在图中a、b、c、d各点，分别调整光屏的位置，则烛焰放在_______点时，光屏上的像最小，放在_______点， 用位移法测薄凸透镜焦距f (测量实验) 一、实验目的 了解、掌握位移法测凸透镜焦距的原理及方法 二、实验原理 对凸透镜而言，当物和像屏间的距离L 大于4倍焦距时，在它们之间移动透镜，则在屏上会出现两次清晰的像，一个为放大的像，一个为缩小的像。分别记下两次成像时透镜距物的距离O 1、O 2(e=|O 1-O 2|)，距屏的距离O 1'、O 2'根据光线的可逆性原理，这两个位置是“对称”的。即 O 1=O 2'，O 2=O 1' 则：L －e= O 1 ＋O 2'＝２O 1＝２O 2' O 1=O 2'＝(L －e)/２ 而O 1'= L －O 1＝L －(L －e)/２＝(L+e)/2 把结果带入透镜的牛顿公式1/s+1/s'=1/f 得到透镜的焦距为L e L f 4/)(22-= 由此便可算得透镜的焦距，这个方法的优点是，把焦距的测量归结为对于可以精确测定的量L 和e 的测量，避免了在测量u 和v 时，由于估计透镜中心位置不准确所带来的误差。 三、实验仪器 1、带有毛玻璃的白炽灯光源S 2、品字形物屏P ： SZ-14 3、凸透镜L ： f=190mm(f=150mm) 4、二维调整架： SZ-07 5、白屏H ： SZ-13 6、通用底座： SZ-04 7、二维底座： SZ-02 8、通用底座： SZ-04 9、通用底座： SZ-04 四、仪器实物图及原理图（见图二） 五、实验步骤 1、把全部器件按图二的顺序摆放在平台上，靠拢后目测调至共轴，而后再 使物屏P 和白屏H 之间的距离l 大于4倍焦距。 2、沿标尺前后移动L ，使品字形物在白屏H 上成一清晰的放大像，记下L 的位置a 1。 3、再沿标尺向后移动L ，使物再在白屏H 上成一缩小像，记下L 的位置a 2。 4、将P 、L 、H 转180度，重复做前三步，又得到L 的两个位置b 1、b 2。 5、分别把f=150mm 和f=190mm 的透镜各做一遍，并比较实验值和真实值 的差异并分析其原因。 6、老师可选择更多规格的透镜进行实验。（选做） 六、数据处理 21a a e a -= ，21b b e b -= l e l f a a 4/)(2 2-= ，l e l f b b 4/)(2 2-= 物理实验报告 实验名称：共轭法凸透镜焦距的测量 学院、系：信工学院电信系 年级、班：2011级电信（2）班 学生姓名：金秋含、李婷、王茹 指导教师：刘浩 2012年6月25日 报告摘要 透镜是光学仪器中最基本的元件，反映透镜特性的一个主要参量是焦距，它决定了透镜成像的位置和性质(大小、虚实、倒立)。对于薄透镜焦距测量的准确度，主要取决于透镜光心及焦点(像点)定位的准确度。本实验在光具座上采用共轭法测量了3种凸透镜的焦距，以便了解透镜成像的规律，掌握光路调节技术，比较各种测量方法的优缺点，为今后正确使用光学仪器打下良好的基础。 关键词 左右逼近法，同轴等高，共轭法，自准法，物距像距法，误差分析。 一. 实验目的 1.了解凸透镜的成像规律； 2.掌握光学系统的共轴调节； 3.熟悉光学实验的操作规则； 4.测定凸透镜的焦距； 5.进一步熟悉数据记录和处理方法。 二. 实验仪器 光具座: 光具座所配之光源有半导体激光器与射灯光源。 凸透镜:根据光的折射原理制成的。凸透镜是中央较厚，边缘较薄的透镜。凸透镜有会聚作用故又称聚光透镜，较厚的凸透镜则有望远、会聚等作用，这与透镜的厚度有关。 平面反射镜 光源: 像屏： 观察屏： 三. 实验原理 1. 薄透镜成像公式 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，薄透镜成像的规律可表示为： 自准法测薄透镜焦距光路图 f v u 1 11=+ 式中U 表示物距，V 表示像距，f 为透镜的焦距，U 、V 和f 均从透镜的光心O 点算起。并且规定U 恒取正值；当物和像在透镜异侧时，V 为正值；在透镜同侧时，V 为负值。对凸透镜f 为正值，对凹透镜f 为负值。 2. 凸透镜焦距的测定 （1）自准法 如图所示，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 。 （2）物距像距法（U>f ） 物体发出的光线经凸透镜会聚后，将在另一侧成一实像，只要在光具座上分别测出物体、透镜及像的位置，就可得到物距和像距，把物距和像距代入下式得： v u uv f += 由上式可算出透镜的焦距f 。（根据不确定度传递公式可知，当U=V =2f 时，f 的相对不确定度最小）。 （3）共轭法 如图所示，固定物与像屏的间距为D(D>4f)，当凸透镜在物与像屏之间移动时，像屏上可以成一个大像和一个小像，这就是物像共轭。根据透镜成像公式得知： U 1＝V 2； U 2＝V 1 （因为透镜的焦距一定）若透镜在两次成像时的位移为d ， 则从图中可以看出1212u v u d D =+=- 故 2d D u -= ； 注意：1、实像是由实际光线会聚而成，在光屏上可呈现，可用眼睛直接看，所有光线必过像点； 2、虚像不能在光屏上呈现，但能用眼睛看，由光线的反向延长线会聚而成； 一.选择题 １．下列关于凸透镜成像特点的说法中，错误的是（） A．实像都是倒立的，虚像都是正立的 B．缩小的都是实像，放大的都是虚像 C．缩小的像都是倒立的，放大的像可能是正立的，也可能是倒立的 D．实像和物体分别在凸透镜的两侧，虚像和物体在凸透镜的同一侧 ２．把一个凸透镜对准太阳光，可在距凸透镜20cm处得到一个最小最亮的光斑，若将一个物体放在此透镜前30cm处，可在凸透镜的另一侧得到一个（） A．倒立、放大的实像 B．倒立、缩小的实像 C．正立、放大的虚像 D．正立、缩小的实像3．在利用蜡烛研究凸透镜成像的实验中，凸透镜的焦距是10㎝，点燃的蜡烛放在距凸透镜15㎝处，在凸透镜另一侧的光屏上观察到了蜡烛清晰的像，这个像一定是（） A．倒立、放大的实像 B．倒立、缩小的实像 C．正立、放大的虚像 D．正立、放大的实像4．在探究凸透镜成像规律的实验中，已知凸透镜焦距为10cm，当光屏上成一缩小、倒立的烛焰的像时，烛焰（蜡烛）与凸透镜的距离（） A．大于20㎝ B．大于10㎝且小于20㎝ C．小于10㎝ D．等于20㎝ 5．Ａ１Ｂ１是物体ＡＢ经过凸透镜所成的像，如图所示的情景中，正确的是（） 6．调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心在同一高度，移动透镜、光屏，可以在光屏上得到一个清晰的烛焰的像，若用一不透光物体挡住半个透镜，则在光屏上（） Ａ．只能成半个烛焰的像，像的亮度不变Ｂ．只能成半个烛焰的像，像的亮度变暗Ｃ．仍成整个烛焰的像，像的亮度不变Ｄ．仍成整个烛焰的像，像的亮度减弱 7. 在探究凸透镜成像规律的实验中，当凸透镜、光屏和烛焰的位置如图所示时，光屏上能成一清晰的像，则（） A．所成的是正立、缩小的实像 B．所成的是倒立、缩小的实像 C．把凸透镜向左移动，调整光屏的位置，得到的像变小 D．把凸透镜向右移动，调整光屏的位置，得到的像变小 今是中学八年级物理自评卷 课题凸透镜成像规律班级姓名学号 ※知识回顾 根据凸透镜成像规律，填写下表． ※基础练习 1．完成图中的光路图 2．某同学在用蜡烛做“研究凸透镜成像”的实验时，先把凸透镜正对着太阳，移动透镜，在地上得到一个最小最亮的光斑，并用刻度尺测出亮点到凸透镜的距离是10cm，这个凸透镜的焦距 f=____ cm.实验时，组装并调整实验器材，使和的中心位于凸透镜的上，目的是使像成在___ ________． 3．小明利用光具座、凸透镜(焦距为10cm)、蜡烛、火柴、光屏，做“探究凸透镜成像规律”的实验． (1)光具座上有A、B、C三个滑块用于放置凸透镜、光屏或蜡烛，其中在B上应放置：___ _______． (2)实验中发现光屏上成像如图所示，你认为造成这种现象的可能原因是： ______ _、_______ ____、___ _____三者中心不在同一_____ _. (3)观察并记录凸透镜成像的情况时，应测量物距u和像距v． (4)将蜡烛放在距凸透镜16cm处．前后移动光屏，小明__________________(填“能”或“不能”)在光屏上看到清晰的像． (5)光屏上得到清晰的像后，小明用不透光的纸板遮挡住凸透镜的上半边，他 ____________(填“能”或“不能”)在光屏上看到完整的像． 4．下列光学器件中，是凸透镜的是（）A．汽车的后视镜 B．放大镜 C．近视眼镜 D．潜望镜 5．下列说法正确的是（） A．实像和虚像都能显示在光屏上B．实像和虚像都不能显示在光屏上 C．虚像能用眼睛看到但不能显示在光屏上D．实像能用眼睛看到但不能显示在光屏上 ※提高练习 6．根据凸透镜成像规律，下列说法正确的是（）A．成的虚像一定是正立、放大的 B．成虚像时，物、像在透镜的两侧 C．成的实像一定是倒立、放大的 D．成实像时，物、像在透镜同侧 7．某凸透镜的焦距为20cm，用它来成一个倒立放大、清晰的像时，物距应该（） A．u >20cm B．u>40cm C．20cm 实验名称：薄透镜焦距的测量 实验目的： a ．学会简单光学系统的共轴调节； b ．掌握几种测量薄透镜焦距的方法。 实验仪器： 光具座及配件、凸透镜、凹透镜、平面反射镜。 实验原理和方法： 薄透镜是指其厚度比两球面的曲率半径小得多的透镜。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。 在近轴光束（靠近光轴并且与光轴的家教很小的光线）的条件下，薄透镜（包括凸、凹透镜）的成像公式为： f v u 1 11=+…………（1） 式中：u 为物距；v 为像距；f 为焦距。它的正、负规定为：实物、实像时，u 、v 为正；虚物、虚像时，u 为正，v 为负；凸透镜f 为正，凹透镜f 为负。利用上式测定焦距，可以有几种方法，除了本实验中的方法以外，还可用焦距仪测量。 利用上式时必须满足： a. 薄透镜； b. 近轴光线。 实验中常采取的措施是： a. 在透镜前加一光阑以去边缘光线； b. 调节各元件使之共轴。 一般透镜中心厚度有几毫米，也会给测量带来一定的误差。当不考虑透镜厚度时，会有百分之几的误差，这是允许的。 1. 凸透镜焦距的测量方法 （1）物距像距法 由实验分别测出物距u 及像距v ，利用（1）式，求出焦距： v u uv f += (2) （2）自准法 从（1）式可知，当像距∞=v 时，f u =，即当物体上各点发出的光经透镜后，变为不同方向的平行光时，物距即为透镜的焦距。该方法利用实验装置本身产生平行光，故为自准法，见下图。 （3）位移法 当物AB 与像屏的间距f D 4>时，透镜在D 间移动可在屏上两次成像，如下图所示，一次成放大的像，另一次成缩小的像。 由公式（1）与图中的几何关系可得： f u D u 1 1111=-+……（3） f d u D d u 1 1111=--++……（4） 由上两式右边相等得： () 2 1d D u -= (5) 将（5）式代入（3）式得： ()()D d D d D D d D f 4422-+=-= (6) 几种测量凸透镜焦距方法的比较 作者：兰鹏涛 （陕西理工学院物理与电信工程学院物理学专业物理1101班，陕西汉中723000） 指导教师：李静玲 [摘要]凸透镜焦距的测量方法和误差分析已经有很多研究，比如常见的有平面镜法、公式法、共轭法这三种测量凸透镜焦距的方法，本文着重研究这三种测量方法及其在不同条件下的优缺点，为学习者在测量凸透镜焦距时提供选择的明确依据。 [关键词]凸透镜；焦距；平面镜法；公式法；共轭法；自准直法 引言 透镜焦距测量是大学光学实验的基础性实验也是光学实验中的必修实验，其中有很多文献提出了各种测量透镜焦距的方法，目前最新的测量方法有CCD辅助测量凸透镜焦距法，它是利用CCD摄像机辅助的精确测量凸透镜焦距的新方法，而且可以在透镜焦距未知的情况下求出共轭距。也有利用实物成虚像、虚物成实像的实验方法来测量凸透镜的焦距，其测量结果与实物成实像方法比较，测量结果的精度更高，是目前透镜焦距测量方法最值得推广的方法。还有常用的一些方法比如：平面镜法、公式法、共轭法这三种测量凸透镜焦距的方法，测量凸透镜焦距的方法有很多。但是对每种方法在不同条件下的优缺点研究却是少之又少。本文则将通过其中最常用的三种，即平面镜法、公式法、共轭法这三种测量凸透镜焦距的方法，通过实际测量及误差计算来评价这三种方法在不同环境中的选择应用。 1．测量凸透镜焦距的三种方法及其优缺点的讨论 1.1 平面镜法 ( 也常叫作自准直法 ) 具体实验方法：分为四步，第一步是用平行光汇聚法粗测待测凸透镜的焦距；第二步是将光具座放在水平的桌面上，然后将照明光源、物屏、待测透镜和平面镜放在光具座导轨上，调节各光学原件的光轴，使得各光学原件等高、共轴；第三步是移动透镜并适当调节平面镜的位置，那么就可以看到物屏上出现倒立的清晰的实像；第四步是取下平面境，观察像是否会消失：如果像不会消失，证明此像不是经平面镜反射所成的像，然后将平面镜安装好，重新找出等大倒立清晰的实像；如果像会消失，测出物屏及透镜的位置并记录对应刻度尺上的数值，那么二者数值之差就是透镜的焦距，重复做几次并取其平均值。在此实验中要正确辨别哪个是要观察的像是实验的关键。像对于物都是等大倒立的实像，如果将平面镜取走后像没有消失，则可以说明此物光没有经过平面镜的反射，而是透镜后表面对物光反射所形成的像。为什么会出现这种情况呢，是因为透镜的前表面对于物相当于凸面镜，根据凸透镜的成像规律，就不会对此物体的反射成实像；所以只有透镜的后表面，对于物相当于凹面镜，由凹面镜的成像规律，对此而言，经透镜折射后所形成的物光进行反射可以成实像，该反射光再次经过透镜折射形成等大倒立的实像，其像距是小于焦距的。反之，若将平面镜取走后，如果像会消失，则此像即为所求的像，那么这时测出的物距就和凸透镜的焦距相等。平面镜法测量简单描述就是在白灯前放一带有箭形缝隙的物屏,将被照亮的箭矢作为光源 (也就是“物”),在凸透镜的另一侧放上一个平面镜 ,并且调整物屏、凸透镜、平面镜使得它们三者共轴 , 要使平面 凸透镜成像的规律（要求熟记、并理解）： 成像条件物距（u）成像的性质像距（v）应用 U﹥2f U=2f F﹤u﹤2f U=f 0﹤u﹤f 口诀：一焦分虚实、二焦分大小；虚像同侧正，实像异侧倒；物远实像小，虚像大。 注意：1、实像是由实际光线会聚而成，在光屏上可呈现，可用眼睛直接看，所有光线必过像点； 2、虚像不能在光屏上呈现，但能用眼睛看，由光线的反向延长线会聚而成； 一.选择题 １．下列关于凸透镜成像特点的说法中，错误的是（） A．实像都是倒立的，虚像都是正立的 B．缩小的都是实像，放大的都是虚像 C．缩小的像都是倒立的，放大的像可能是正立的，也可能是倒立的 D．实像和物体分别在凸透镜的两侧，虚像和物体在凸透镜的同一侧 ２．把一个凸透镜对准太阳光，可在距凸透镜20cm处得到一个最小最亮的光斑，若将一个物体放在此透镜前30cm处，可在凸透镜的另一侧得到一个（） A．倒立、放大的实像 B．倒立、缩小的实像 C．正立、放大的虚像 D．正立、缩小的实像3．在利用蜡烛研究凸透镜成像的实验中，凸透镜的焦距是10㎝，点燃的蜡烛放在距凸透镜15㎝处，在凸透镜另一侧的光屏上观察到了蜡烛清晰的像，这个像一定是（） A．倒立、放大的实像 B．倒立、缩小的实像 C．正立、放大的虚像 D．正立、放大的实像4．在探究凸透镜成像规律的实验中，已知凸透镜焦距为10cm，当光屏上成一缩小、倒立的烛焰的像时，烛焰（蜡烛）与凸透镜的距离（） A．大于20㎝ B．大于10㎝且小于20㎝ C．小于10㎝ D．等于20㎝ 5．Ａ１Ｂ１是物体ＡＢ经过凸透镜所成的像，如图所示的情景中，正确的是（） 6．调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心在同一高度，移动透镜、光屏，可以在光屏上得到一个清晰的 烛焰的像，若用一不透光物体挡住半个透镜，则在光屏上（） Ａ．只能成半个烛焰的像，像的亮度不变Ｂ．只能成半个烛焰的像，像的亮度变暗 Ｃ．仍成整个烛焰的像，像的亮度不变Ｄ．仍成整个烛焰的像，像的亮度减弱 7. 在探究凸透镜成像规律的实验中，当凸透镜、光屏和烛焰的位置如图所示时，光屏上能成一清晰的像，则（） A．所成的是正立、缩小的实像 B．所成的是倒立、缩小的实像 C．把凸透镜向左移动，调整光屏的位置，得到的像变小 D．把凸透镜向右移动，调整光屏的位置，得到的像变小 8.蜡烛从离凸透镜距离为５f的地方向移向凸透镜的过程中，凸透镜所成的像（） 凸透镜成像规律测试 题及答案 凸透镜成像规律测试题（八年级第四章） 一、选择题（每小题2分，共40分） 1、根据图6所示，可判断出蚂蚁到放大镜的距离（） A、小于焦距 B、大于焦距，小于两倍焦距 C、等于两倍焦距 D、大于两倍焦距 2、某凸透镜焦距是10cm，将物体放在离焦点5cm的地方，所成的像（） A、一定是实像 B、一定是虚像 C、一定是放大的像 D、一定是缩小的像 3、(2012江苏南通，第7题)探究凸透镜成像规律时，小明在凸透镜前放一燃着的蜡烛，移动光屏并在光屏上找到清晰的像。然后将蜡烛远离透镜，调节光屏再次找到一个清晰的像，比较两像 A. 像距增大，像增大 B. 像距减小，像增大 C. 像距减小，像减小 D. 像距增大，像减小 4、（2012湖北恩施州，第9题）在做“探究凸透镜成像实验”时，将焦距为10cm的凸透镜和蜡烛放在光具座上，位置如图所示。则在光屏上 A．成倒立放大的实像 B．成倒立缩小的实像 C．光屏上不会得到像 D．像距大于10cm小于20cm 5、(2012四川凉山，第12题)一个物体在凸透镜前20cm处时，在透镜另一侧的光屏上成一个倒立、缩小的实像，则该凸透镜的焦距f符合（） A.10cm ＜f＜20cm B.f＞10cm C.f＜10cm D.f＞20cm 6、(2012四川自贡，第31题)物体从距凸透镜12cm移到距凸透镜18cm的过程中，调整光屏的位置，总能在光屏上得到倒立放大的像，由此可知，此凸透镜的焦距可能是（） A．6cm B．10 cm C．16 cm D．20 cm 7、(2012山东烟台第7题)在探究凸透镜成像规律的实验中，当烛焰、凸透镜、光屏位于如图所示的位置时，烛焰在光屏上呈现一个清晰放大的像。要使烛焰在光屏上呈现一个清晰缩小的像，调节的方法是（） A.透镜不动，蜡烛远离透镜移动，光屏靠近透镜移动 B.透镜不动，蜡烛远离透镜移动，光屏远离透镜移动 《凸透镜成像规律及其应用》专题训练 【知识要点与相应例题】 一、透镜 1、名词：薄透镜，主光轴，光心， 焦点（F ），焦距（f ）。 例 1、透镜上有一个点，从任何方向通过该点的光线都不会偏折，这个点叫做 ； 平行于主光轴的光线通过凸透镜之后会会聚于一点，这个点叫做 ，一个凸透镜 有 个这样的点； 叫做焦距。 2. 典型光路（如图1） 例2.如图2画出了光通 过透镜前后的方向，填 上适当类型的透镜. 3.凸透镜对光线有 __________作用，所以 又叫做__________透 镜；凹透镜对光线有__________作用，所以又叫 做________透镜. 4、判断透镜对光线的作用，应当用折射光线与 入射光线比较，若相“靠近”，则对光线起会聚 作用；若相“远离”，则对光线起发散作用。（如图3） 二．凸透镜的三条特殊光线：（如图4） （1）过透镜光心的光线，折射后，方向不变。 （2）平行于主光轴的光线，经折射后过透镜焦点。 （3）过透镜焦点的光线，经折射后平行主光轴。 例3： 请在图5中两幅图上分别做出入射光线、出射光 线。 三．透镜的应用：照相机，投影仪，放大镜，显微镜，望远镜。 例4．照相机的镜头相当于一个________镜，胶卷相当于 ________．若镜头的焦距为cm 5 f ，则相机中的胶卷应放在_______cm 与_______cm 之 间的位置． 例5、显微镜的两端各有一组透镜，每组透镜都相当于一个 ，靠近眼睛的叫 做 ，靠近被观察物体的叫做 ；某次实验时使用的两组透镜上分别标有 “×5”和“×20”的字样，则此时显微镜的放大倍数为 倍。 四、眼睛和眼镜 1、成像原理: 从物体发出的光线经过晶状体等一个综合的凸透镜在视网膜上行成倒立，缩 小的实像，分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激，把这个 信号传输给大脑，人就可以看到这个物体了。 2、近视及远视的矫正:近视眼要戴凹透镜,远视眼要戴凸透镜. 例6： 把图6中的凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作是视网膜。 给凸透镜“戴”上近视眼镜，使烛焰在“视网膜”上成一清晰的 像。若“取下”近视眼镜，为使光屏上的像清晰，在保持烛焰和 透镜位置不变的条件下，应将光屏（ ） A ．保持在原来位置 B ．靠近透镜 C ．远离透镜 D ．无论怎样移动光屏都不能使 像清晰 凸透镜成像规律经典练习题 1、把凸透镜正对太阳光，可在距凸透镜10 cm处得到一个最小最亮的光斑．若用此透镜来观察邮票上较小的图案，则邮票到透镜的距离应( ) A．大于10 cm B．小于10cm C．大于20cm D．在10cm和20cm之间 2、一凸透镜的焦距是10cm，将点燃的蜡烛从离凸透镜50cm处移到15cm处的过程中，像的大小和像距的变化情况是（） A．像变大，像距变小 B．像变大，像距变大 C．像变小，像距变小 D．像变小，像距变大 4、某物体放在凸透镜前30cm 处时，能在光屏上得到一个倒立缩小的实像，则该凸透镜的焦距可能是（） A 40cm B．30cm C ．20cm D．10cm 5、在研究凸透镜成像实验中，当烛焰离凸透镜的距离小于焦距时，眼睛通过透镜观察到的虚像可能是图中的（） 6、小明在做“凸透镜成像”实验时，将点燃的蜡烛放在凸透镜前20cm处，在透镜另一侧的光屏上观察到缩小的像．小明又把点燃的蜡烛置于原来的光屏处，则所成像的性质是（） A．倒立放大的实像 B．正立放大的虚像 C．倒立缩小的实像 D．倒立等大的实像 7、小明和小红用焦距相等的相同照相机对小强同学拍照，洗出的底片分别为右图中的甲和乙，则（） A.小红离小强的距离近 B．小明和小红离小强的距离相同 C.小红要使底片上的像与小明的一样大，小红移动位置后，再减少镜头到底片的距离 D.小红要使底片上的像与小明的一样大，小红移动位置后，再增大镜头到底片的距离 8、下图为小红同学的脸庞外形和大小，通过凸透镜看她的脸庞时，不可能看见的像为下图的（） 9、如图是用来研究凸透镜成像规律的实验装置示意图（屏未画出），当蜡烛和透镜放在图示位置时，通过移动光屏，可以在光屏上得到与物体等大的像。若透镜位置不变，将蜡烛移到刻度为30cm处，则（） A.移动光屏，可以在屏上得到倒立放大的像 B．移动光屏，可以在屏上得到倒立缩小的像 C．移动光屏，可以在屏上得到正立放大的像 D．不论光屏移到什么位置，都不能在屏上得到清晰的像 10、一物体沿凸透镜的主光轴移动，当物距为30厘米时，在凸透镜另一侧的光屏上得到一个放大的实像，当物体移至物距为15厘米时，它的像一定是：（） A、放大实像； B、缩小的实像； C、放大的虚像； D、缩小的虚像 11．某同学做“凸透镜成像规律”实验时，所给的有下面不同焦距的四块凸透镜，实验中，光屏移到离凸透镜16厘米处，得到烛焰倒立、放大的像，这块凸透镜的焦距可能是（） Ａ、f=4厘米；Ｂ、f=８厘米；Ｃ、f=12厘米；Ｄ、f=16厘米。 12．在研究凸透镜成像的实验中，经凸透镜成放大的实像，则物距u应满足( ) A.u＞2f; B.2f＞u＞f; C.u=2f ； D.u＜f 13、在物体由远处向凸透镜焦点移近的过程中，像距与实像的变化情况是：( ) A.像距逐渐增大，像逐渐变大 B.像距逐渐增大，像逐渐变小 C.像距逐渐减小，像逐渐变大 D.像距逐渐减小，像逐渐变小 14、如图为凸透镜成像的示意图．由于不慎将透镜的上沿摔掉一块(图中阴影部分)，则所成的像将（） A．像的A′部分消失了 B．像的B′部分消失了 《凸透镜成像的规律》练习题 一、填空题 1、凸透镜的成像规律：（1）当u>2f时，成倒立缩小的实像，应用于________；（2）当f 实验一 薄透镜焦距的测定 【实验目的】 1. 进一步理解透镜成像的规律； 2. 掌握测量薄透镜焦距的几种方法； 3. 学会光具座上各元件的共轴调节方法。 【实验仪器】 光具座、凸透镜、凹透镜、平面镜、像屏、物屏、光源。 【实验原理】 1、薄透镜焦距的测定 透镜的厚度相对透镜表面的曲率半径可以忽略时，称为薄透镜。薄透镜的近轴光线成像 公式为：f s s 1 11'=+ （3—1—1） 式中s 为物距，s ＇为像距，f 为焦距。其符号规定如下：实物时s 取正，虚物s 取负；实像时s ＇取正，虚像时s ＇取负；f 为透镜焦距，凸透镜取正，凹透镜取负 。 （1） 位移法测定凸透镜焦距 （贝塞尔法又称共轭成像法） 如图1所示，如果物屏与像屏的距离A 保持不变，且A > 4f ，在物屏与像屏间移动凸透镜，可以两次看到物的实像，一次成倒立放大实像，一次成倒立缩小实像，两次成像透镜移动的距离为L 。 据光线可逆性原理可得：s 1= s 2′，s 2= s 1′，则2s ' 21L A s -= =，2 ' 12L A s s +==， 将此结果代入式（3—1—1）可得： A L A f 42 2-= （3—1—2） 只要测出A 和L 的值，就可算出f 。 （2） 自准直法测凸透镜焦距 光路图如图2所示。当物体AB 处在凸透镜的焦距平面时，物AB 上各点发出的光束，经透 镜后成为不同方向的平行光束。若用一与主光轴垂直的平面镜将平行光反射回去，则反射光再经透镜后仍会聚焦于透镜的焦平面上，此关系就称为自准直原理。所成像是一个与原物等大的倒立实像A ′B ′（此时物到透镜的距离即为焦距）。所以自准直法的特点是：物、像在同 物 像 像 屏 屏 S 1 S 2 S 1 ＇ S 2 ＇ 图1 位移法测透镜焦距 A L M 反 射 镜 A B B ′ A ′ L f 图2 自准直法测凸透镜焦距薄透镜焦距的测定 物理实验报告
凸透镜成像规律实验练习题(含答案)word版本
用自准法测薄凸透镜焦距.pdf
凸透镜成像规律练习题
用位移法测薄凸透镜焦距f
共轭法凸透镜焦距的测量
凸透镜成像规律练习题整理
凸透镜成像规律测试题
物理实验报告8_薄透镜焦距的测量
几种测量凸透镜焦距方法的比较
凸透镜成像规律练习题整理
凸透镜成像规律测试题及答案资料讲解
凸透镜成像规律练习题全
凸透镜成像规律经典练习题
《凸透镜成像的规律》练习题
实验一 薄透镜焦距的测定
相关主题
文本预览