电子科技大学
实验报告
学生姓名: 学号: 指导教师:
实验地点:科技实验大楼１0４室实验时间:
一、实验室名称:透镜焦距得测定
二、实验项目名称:透镜焦距得测定
三、实验学时:3学时
四、实验原理:
1。测凸透镜得焦距
(1)自准直法
如图1所示,用屏上“1”字矢孔屏作为发光物、在凸透镜得另一边放置一平面反射镜,光线通过凸透镜后经平面反射镜返回孔屏上。移动透镜位置可以改变物距得大小,当物距正好就是透镜得焦距时,物上任意一点发出得光线经透镜折射后成为平行光,经平面镜反射后,再经透镜折射回到矢孔屏上。这时在矢孔屏上瞧到一个与原物大小相等得倒立实像、这时物屏到凸透镜光心得距离即为此凸透镜得焦距、
(2)物距像距法
如图２所示,用屏上“1”字矢孔作为发光物,经过凸透镜折射后成像在另一侧得观察屏上。在实验中测得物距u 与像距v,则凸透镜得焦距为
用自准直法与物距像距法测凸透镜焦距时,都必须考虑如何确定光心得位置。光线从各个方向通过凸透镜中得一点而不改变方向,这点就就是该凸透镜得光心、凸透镜得光心一般与它得几何中心不重合,因而光心得位置不易确定,所以上述两种方法用来测定凸透镜焦距就是不够准确得,误差约为1、0%～5、0％、
图1 自准直法测焦距图2 物距像距法测焦距
(3)位移法
如图3所示,若取光矢孔物屏与观察屏之间得距离,且实验过程中保持不变时,移动透镜Ｌ,当它距离物为ｕ时,观察屏上得到一个放大得清晰得像;当它距离物为时,观察屏上得到一个缩小得清晰得像。根据几何关系与光得可逆性原理,得
代入式(3-２0—２)得
图3 位移法测焦距
从上式可知,只要测得物屏与观察屏之间得距离D与两次成像透镜之间得距离d,即可求出凸透镜得焦距。这种方法把焦距得测量归结于对可以精确测定得量Ｄ与d得测量,避免了确定凸透镜光心位置不准带来得困难。
五、实验目得:
测凸薄透镜焦距。
六、实验内容:
1.共轴调节。
2.用自准直法测凸透镜得焦距。
3.用物距像距法测凸透镜得焦距、
4、用位移法测凸透镜得焦距。
七、实验器材(设备、元器件):
光具座,光源,透镜架,1字矢孔屏,观察屏,凸透镜,凹透镜;
八、实验步骤:
1.共轴调节
参照图３布置光路,放置物屏与像屏,使其间距,移动透镜并对它进行高低、左右调节,使两次所成得像得顶部(或底部)之中心重合,需反复进行数次调节,方能达到要求。
2.自准直法测焦距
如图1布置光路,调透镜得位置,高低左右等,使其对物成与物同样大小得实像于物得下方,记下物屏与透镜得位置坐标与。
图4
3.物距——像距法测焦距
如图２布置光路,固定物与透镜得位置,使它们之间得距离约为焦距得2倍,移动像屏使成像清晰,调透镜得高度,使物与像得中点等高,左右调节透镜与物屏,使物与像中点连线与光具座得轴线平行,用左右逼近法确定成理想像时,读像屏得坐标,重复测量5次。
4.位移法测焦距
在共轴调节完成之后,保持物屏与像屏得位置不变,并记下它们得坐标与,移动透镜,用左右逼近法确定透镜得两次理想位置坐标与,测量5次。
九、实验数据及结果分析:
2、物距——像距法
物坐标＝350。0 mm 透镜坐标=６86、０mｍ
测量结果用不确定度表示:
mm x x f x x x x x x x x x x x x x f
i i L i i L L i L i 81.0)()
())(())((020000=---=------=∂∂
上式中,完成不确定度、与计算如下:
因为与都只测量了一次,只有非统计不确定度,即
就是多次测量,其统计不确定度为
非统计不确定度为
得合成不确定度为
3.位移法
按下表记录数据:
十、实验结论:
测出了凸透镜得焦距。
十一、总结及心得体会:
只有当各光学元件,如光源、发光物(矢孔屏)、透镜等得主光轴重合时,薄透镜成像公式在近轴光线得条件下才能成立、习惯上称各光学元件主光轴重合为“共轴”。调节“共轴”得方法一般就是先粗调后细调。
十二、对本实验过程及方法、手段得改进建议:
自准直法测焦距时,平面反射镜距物屏最好不要超过35厘米。
报告评分:
指导教师签字:
