测量透镜焦距7种地方法

凸透镜、凹透镜的焦距测量数据（单位：㎝）

反面另附实验时记录数据草表一份

凸透镜焦距的测量方法一：物象法 '11'1ssf，其中，S=|透镜-光源| s'=|光屏-透镜|

光源 透镜 光屏 s s' f

1 140 114 84.6 26 29.4 13.8

2 140 120 75.5 20 44.5 13.8

3 140 105 82.4 35 22.6 13.7

三次求平均值得： f=13.8

凸透镜焦距的测量方法二：二次成像法 ldlf4'22，其中，l=|光屏-光源| d=|透镜①-透镜②|

光源 光屏 透镜① 透镜② l d f' 1 140 20.5 124 36.4 119.5 87.6 13.7

2 140 47.6 123 64.5 92.4 58.5 13.8

3 140 30 123.7 46.2 110 77.5 13.8

三次求平均值得：f=13.8

凸透镜焦距的测量方法三：自准直

f'=|透镜-光源|

光源 透镜 f'

140 126.2 13.8

最终求得：f=13.8

凹透镜的焦距测量：

||'|1||1|'1ssf，其中，s=|凹透镜-凸透镜像| s'=|凹透镜像-凹透镜|

凸透镜像 凹透镜 凹透镜像 s s' f'

1 77.5 85.2 66 7.7 19.2 12.9

2 57.6 63.7 51.8 6.1 11.9 12.6

3 65.7 72.7 57.6 7 15.1 13.0

三次求平均值得：f=12.8

实验3-13 透镜焦距的测定

一、画出实验光路图（标明各元件符号及名称）

二、测量公式及式中各量的物理意义

三、预习自测题

1．为了在光具座上实现准确测量，应使各光学元件同轴等高。为此，先要目测粗调，然后再采用 ，通过两次成像中心 来进行细调，细调时采用大像向小像靠拢。 2．物距像距法和自准直法测凹透镜焦距时，要求凸透镜在像屏上成一 像。

3．凹透镜成的是 像，因而不能用像屏直接接收到像，故一般借助 ，使其将光线会聚所成的像作为凹透镜的 。

4．用位移法细调同轴等高时，若成的大像比成的小像高，则说明物比透镜 。

5．测凸透镜焦距时，与物距像距法和自准直法相比，位移法的优点是

。

6．取拿透镜时只允许拿透镜的 ，以免损坏光学面。

7．写出位移法测凸透镜焦距的相对不确定度传递公式。

四、原始数据记录

1．物距像距法测凸透镜焦距

u（cm） v（cm） f（cm）

2．自准直法测凸透镜焦距

1 2 3 4 5

x1（cm）

x2（cm）

f（cm）

3．位移法测凸透镜焦距

1 2 3 4 5 L（cm）

D（cm）

4．物距像距法测凹透镜焦距

BA位置（cm）

BA位置（cm）

L2位置（cm）

u（cm）

v（cm）

5．自准直法测凹透镜焦距

1 2 3 4 5

x1（cm）

x2（cm）

f2（cm）

第1页 共4页 实验25 薄透镜焦距的测定

教学目标

重点与难点

实验内容

教学方法

教学过程设计

一。讨论

1． 本实验介绍的测量薄凸透镜的方法有几种？请画出光路图。

本实验介绍的测量薄凸透镜的方法有：

（1）自准直法

光路图如下图所示。当物体A处在凸透镜的焦距平面时，物A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′。所以自准直法的特点是，物、像在同一焦平面上。自准直法除了用于测量透镜焦距外，还是光学仪器调节中常用的重要方法。

（2）物距像距法

光路图如下图所示。因为凸透镜可以成实像，所以可以测出物距u和像距v后，代入透镜成像公式即可算出凸透镜的焦距。

（３）贝塞尔法 （共轭成像法） •了解简单光路的调整原则与方法——“同轴等高”调节；

•研究透镜成像的基本规律；

•掌握几种测定薄透镜焦距的实验方法，并比较它们的优缺点。

•重点：掌握透镜焦距测量的几种方法。

•难点：仪器调整和测量。

•讨论、启发、指导方式教学。 •光具座上各光学元件“等高同轴”调整；

•薄凸透镜焦距f（分别用“自准直法”、“物距像距法”、“贝塞尔法”测量）；

•薄凹透镜焦距f；

•实验数据处理计算。

M

物A

像A′ L

f

自准直法

物屏P 凸透镜L 像屏N

v u f

物距像距法

第2页 共4页 光路图如下图所示。由凸透镜成像规律可知，如果物屏与像屏的相对位置l保持不变，而且l>4f，当凸透镜在物屏与像屏之间移动时，可实现两次成像。透镜在x1位置时，成倒立、放大的实像，；透镜在x2位置时，成倒立、缩小的实像。实验中，只要测量出光路图中的物屏与像屏的距离l和透镜两次成像移动的距离d，代入下式就可算出透镜的焦距。

凹透镜焦距的测量

摘 要

测量凹透镜焦距是普通物理光学实验中一个基本实验内容，常用的测量方法都

是依据透镜的成象原理，通过对相应的物距、象距进行测定，从而达到测量焦距的

目的。因凹透镜的发散作用，所以测量时需借助一凸透镜。但是但这种方法需判断两次像的清晰位置,尤其是经发散透镜成像时清晰像的位置难以精确地判断。在实际

测量中物距易产生误差,像距误差更大,这样测量结果对最后计算结果影响较大。所

以列举测量出更精确的凹透镜的焦距的几种方法，分析其方法的原理和优缺点。

关键词：凹透镜，焦距，发散，实像，虚像，激光。 一，凹透镜的介绍

凹透镜亦称为负球透镜，镜片的中央薄，周边厚，呈凹形，所以又叫凹透

镜。凹透镜对光有发散作用。平行光线通过凹球面透镜发生偏折后，光线发散，

成为发散光线，不可能形成实性焦点，沿着散开光线的反向延长线，在投射光线的同一侧交于F点，形成的是一虚焦点。

凹透镜成像的几何作图与凸透镜者原则相同。从物体的顶端亦作为两条直线：一条平行于主光轴，经过凹透镜后偏折为发散光线，将此折射光线相反方

向返回至主焦点；另一条通过透镜的光学中心点，这两条直线相交于一点，此

为物体的像。 凹透镜是一种发散透镜。凹透镜所成的像总是小于物体的、直立的虚像。因

此测量凹透镜焦距的方法较复杂一些。一般实验教材及实验丛书中采用以下几种方

法: (1) 辅助透镜成像法。(2) 视差法,是根据眼睛通过透镜观看物体的位置。(3) 望

远镜法。(4) 利用焦距仪。 二，辅助透镜成像法

辅助透镜成像法，即是利用凸透镜成的实像作为凹透镜的虚物,最后经凹透镜成

实像,根据物像公式计算出焦距,这是一种实验常用的实验方法。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汇聚，在经凹透镜后

成实像。如图2所示。若令2S（大于0）为虚物的物距，'2S为像距，根据透镜成

像规律，由薄透镜的高斯公式：

1''sfsf （2-1）

则凹透镜的焦距为：