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薄透镜测焦距,大学物理实验,实验报告,预习报告(完整版)

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创作时间：二零二一年六月三十日

创作时间：二零二一年六月三十日 一． 实验目的之老阳三干创作

a.

创作时间：二零二一年六月三十日

b. 学会简单光学系统的共轴调节

c. 掌握几种丈量薄透镜焦距的方法

二． 实验仪器

光具座及配件, 凸透镜, 凹透镜, 平面反射镜

三． 实验原理

四． 一、凸透镜焦距的测定

1.粗略估测法：

以太阳光或较远的灯光为光源, 用凸透镜将其发出的光线聚成一光点(或像), 此时, s, ''sf, 即该点(或像)可认为是焦点,

而光点到透镜中心(光心)的距离, 即为凸透镜的焦距, 此法丈量的误差约在10％左右.由于这种方法误差较年夜, 年夜都用在实验前作粗略估计, 如挑选透镜等.

2.利用物象公式求焦距：

五． 在近轴光线的条件下, 薄透镜成像的高斯公式为

1''sfsf(1)

六． 当将薄透镜置于空气中时, 则焦距 创作时间：二零二一年六月三十日

创作时间：二零二一年六月三十日

'''ssssff(2)

(2)式中, 'f为像方焦距；f为物方焦距；'s为像距；s为物距.

式中的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, 如图1所示.若在实验中分别测出物距s和像距's,

即可用式(2)求出该透镜的焦距'f.但应注意:测得量须添加符号,

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, 将酿成平行光线, 然后被平面反射镜反射回来.再经透镜折射后, 仍会聚在它的焦平面上, 即原物屏平面上, 形成一个与原物年夜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

sf (3)

由于这个方法是利用调节实验装置自己使之发生平行光以到达聚焦的目的, 所以称之为自准法, 该法丈量误差在1%～5%之间.

4. 贝塞尔法(又称为共轭法、二次成像法)： 创作时间：二零二一年六月三十日

创作时间：二零二一年六月三十日 物像公式法、粗略估测法自准法都因透镜的中心位置不容易确定而在丈量中引进误差, 为防止这一缺点,

可取物屏和像屏之间的距离D年夜于4倍焦距(4f), 且坚持不变,

沿光轴方向移动透镜, 则必能在像屏上观察到二次成像.如图3所示, 设物距为s1时, 得放年夜的倒立实像；物距为s2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(2), 将

代入式（2）即得

DdDf422' (4)

可见, 只要在光具座上确定物屏、像屏以及透镜二次成像时其滑座边缘所在位置, 就可较准确的求出焦距'f.这种方法毋须考虑透镜自己的厚度, 丈量误差可到达1％.

二、凹透镜焦距的测定

1.辅助透镜成像法：

如图4所示, 先使物AB发出的光线经凸透镜L1后形成一年夜小适中的实像A′B′,

然后在L1和A′B′之间放入待测凹透镜L2, 就能使虚物A′B′产

图4. 辅助透镜成像法 创作时间：二零二一年六月三十日

创作时间：二零二一年六月三十日 生一实像A″B″.分别测出L2到A′B′和A″B″之间距离2s、'2s,

根据式(2)即可求出L２的像方焦距'2f.

四．实验内容

1．光学系统的共轴调节

先利用水平尺将光具座导轨在实验桌上调节成水平, 然后进行各光学元件共轴等高的粗调和细调（用位移法的两像中心重合或分歧年夜小的实像中心重合或图3中对应光轴点不动）, 直到各光学元件的光轴共轴, 并与光具座导轨平行为止.

2．测凸透镜的焦距

（1）用物距, 像距法测f六次, 每次丈量应改变物距, 丈量像距,

分别代入公式f, 计算结果

（2）用自准法测f六次求平均值, 结果以f暗示.

（3）用位移法测f六次求平均值, 结果以f暗示.

3．测凹透镜的焦距

（1）用物距, 像距法测f六次, 每次丈量应改变物距, 丈量像距,

分别代入公式f, 计算结果

（2）用自准法测f六次求平均值, 结果以f暗示.

注意：在丈量凹透镜的焦距时, 同学经常测得的数据误差较年夜,

原因主要有四个方面：1.共轴没有调好;2.选凸透镜成的小像作为物;3.选择物距的u值没有尽可能的年夜；4.没有认真判断像的清晰位置.

五．数据记录表格

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薄透镜测焦距-大学物理实验-实验报告-预习报告(完整版)

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一． 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

二． 实验仪器

光具座及配件，凸透镜，凹透镜，平面反射镜

三． 实验原理

四． 一、凸透镜焦距的测定

1.粗略估测法：

以太阳光或较远的灯光为光源，用凸透镜将其发出的光线聚成一光点(或像)，此时，s，''sf，即该点(或像)可认为是焦点，而光点到透镜中心(光心)的距离，即为凸透镜的焦距，此法测量的误差约在10％左右。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.利用物象公式求焦距：

五． 在近轴光线的条件下，薄透镜成像的高斯公式为

1''sfsf

(1)

六． 当将薄透镜置于空气中时，则焦距

'''ssssff (2)

(2)式中, 'f为像方焦距；f为物方焦距；'s为像距；s为物距。

式中的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，如图1所示。若在实验中分别测出物距s和像距's，即可用式(2)求出该透镜的焦距'f。但应注意:测得量须添加符号，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，将变为平行光线，然后被平面反射镜反射回来。再经透镜折射后，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

sf (3)

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。

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’. 一． 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

二． 实验仪器

光具座及配件，凸透镜，凹透镜，平面反射镜

三． 实验原理

四． 一、凸透镜焦距的测定

1.粗略估测法：

以太阳光或较远的灯光为光源，用凸透镜将其发出的光线聚成一光点(或像)，此时，s，''sf，即该点(或像)可认为是焦点，而光点到透镜中心(光心)的距离，即为凸透镜的焦距，此法测量的误差约在10％左右。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.利用物象公式求焦距：

五． 在近轴光线的条件下，薄透镜成像的高斯公式为

1''sfsf

(1)

六． 当将薄透镜置于空气中时，则焦距

'''ssssff (2)

(2)式中, 'f为像方焦距；f为物方焦距；'s为像距；s为物距。

式中的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，如图1所示。若在实验中分别测出物距s和像距's，即可用式(2)求出该透镜的焦距'f。但应注意:测得量须添加符号，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，将变为平行光线，然后被平面反射镜反射回来。再经透镜折射后，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

sf (3)

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。

薄透镜测焦距,大学物理实验,实验报告,预习报告(完整版) 2

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一． 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

二． 实验仪器

光具座及配件，凸透镜，凹透镜，平面反射镜

三． 实验原理

四． 一、凸透镜焦距的测定

1.粗略估测法：

以太阳光或较远的灯光为光源，用凸透镜将其发出的光线聚成一光点(或像)，此时，s，''sf，即该点(或像)可认为是焦点，而光点到透镜中心(光心)的距离，即为凸透镜的焦距，此法测量的误差约在10％左右。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.利用物象公式求焦距：

五． 在近轴光线的条件下，薄透镜成像的高斯公式为

1''sfsf

(1)

六． 当将薄透镜置于空气中时，则焦距

'''ssssff (2)

(2)式中, 'f为像方焦距；f为物方焦距；'s为像距；s为物距。

式中的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，如图1所示。若在实验中分别测出物距s和像距's，即可用式(2)求出该透镜的焦距'f。但应注意:测得量须添加符号，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，将变为平行光线，然后被平面反射镜反射回来。再经透镜折射后，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

sf (3)

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。

薄透镜测焦距实验报告

薄透镜测焦距实验报告

薄透镜测焦距实验报告

薄透镜测焦距实验报告

引言：

薄透镜是光学实验中常用的器件，它具有将光线聚焦或发散的能力。测量薄透镜的焦距是我们研究光学性质的重要一环。本实验通过测量薄透镜的物距和像距，利用薄透镜公式计算焦距，以此来验证光学公式的准确性。

实验装置：

本实验所需的实验装置包括：薄透镜、光屏、物体、尺子、光源、支架等。其中，薄透镜是实验的核心器件，光源用于发射光线，光屏用于观察像的位置，物体用于产生光线。

实验步骤：

1. 将光源放置在支架上，调整光源的位置和角度，使其射出的光线平行。

2. 在光源的正对位置放置薄透镜，调整薄透镜的位置，使光线通过透镜的中心。

3. 在薄透镜的一侧放置物体，调整物体的位置和高度，使其与透镜的光轴平行。

4. 在物体的另一侧放置光屏，调整光屏的位置，使其与透镜的光轴平行。

5. 移动光屏，观察在不同位置的光屏上形成的像，记录下光屏与透镜的距离和像的位置。

实验结果：

根据实验步骤所得到的数据，我们可以计算出薄透镜的焦距。根据薄透镜公式：1/f = 1/v - 1/u，其中f为焦距，v为像距，u为物距。通过测量得到的物距和像距，代入公式中，即可求得焦距的数值。

实验讨论： 在实验过程中，我们发现像的位置随着光屏与透镜的距离变化而变化。当光屏与透镜的距离接近焦距时，像的位置会发生较大的变化。这是因为在光线通过透镜时，会发生折射现象，从而导致像的位置发生变化。

此外，我们还观察到了透镜的物距和像距之间的关系。当物距增大时，像距会减小，反之亦然。这与薄透镜公式中的1/v和1/u的关系是一致的。通过实验数据的分析，我们可以验证薄透镜公式的准确性。

实验总结：

通过本次实验，我们学习了如何测量薄透镜的焦距，并验证了薄透镜公式的准确性。实验过程中，我们需要注意光线的平行性、透镜的位置和角度的调整，以及物体和光屏的位置的调整。这些步骤的准确性和精确度对于实验结果的准确性有着重要的影响。