《薄透镜焦距的测量》PPT课件

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1%~5%之间。
学海无 涯
2.成像法
在近轴光线的条件下，薄透镜成像的高斯公式为
11 1 s′ − s = f ′
当将薄透镜置于空气中时，则焦距为：
f′
= −f
=
ss ′ s−s′
式中f ′ 为像方焦距，f为物方焦距，s′为像距，s为物距。
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
五、实验数据与处理： 凸透镜 1、自准法
物／mm
1094.5 1093.6
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透镜／mm 1307.2 1307.8
焦距／mm 212.7 214.2
2、物像法：
透镜 1 透镜 2
f f1 f2 213.45mm
所以
2
物 B／mm 1307.2 1307.2 1307.2 1307.2
O2A'
[
34.8 ] 40.1
S '1,2
O2A'
[
166.1 ] 271.1
像 A''
171.5 273 333.8 234.1
学海无 涯
对于不确定度：
f1,2 SSS'S' [ 44.407].1 所以

结果分析与讨论
根据实验数据，我们发现薄透镜的焦距与光源波长成反比关系，符合光学理论。 透镜材料的折射率对焦距也有显著影响，折射率越大，焦距越短。
透镜厚度对焦距的影响较小，在一定范围内可以忽略不计。
与理论值比较及偏差解释
将实验测量得到的焦距与理论计算值 进行比较，发现存在一定的偏差。
通过分析偏差产生的原因，我们可以提出 改进措施，如提高光源稳定性、采用更精 确的测量仪器等，以减小实验误差。
薄透镜焦距的测量ccm
• 引言 • 测量方法与步骤 • 测量误差分析 • 透镜焦距计算与优化 • 实验结果展示与讨论 • 总结与展望
目录
01
引言
目的和背景
研究薄透镜的成像规律，掌握 测量薄透镜焦距的方法和技能。
薄透镜在光学仪器、摄影等领 域应用广泛，了解其焦距对于 正确使用这些设备具有重要意 义。
距f。
计算结果分析与讨论
误差来源分析
在测量过程中，误差主要来源于测量工具精度、人为操作误 差、环境因素（如温度、湿度）等。为了提高测量精度，需 要选用高精度测量工具、规范操作流程并控制环境因素。
数据处理与结果分析
对测量数据进行处理和分析，可以采用多次测量取平均值、 绘制误差棒图等方法来减小误差并提高结果的可靠性。同时 ，还可以与其他测量方法进行比较，以验证结果的准确性。
04
透镜焦距像公式
1/f = 1/u + 1/v，其中f为焦距，u为物距，v为像距。通过测量物距和像距，可以计算 出焦距f。
焦距与曲率半径关系
对于薄透镜，其焦距f与透镜两面的曲率半径R1和R2有关，公式为f = (n-1) * (1/R1 1/R2)，其中n为透镜折射率。通过测量透镜两面的曲率半径和折射率，可以计算出焦

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： (1)式中：为物距；为像距；为焦距。

它的正、负规定为：实物、实像时，、为正；虚物、虚像时，为正，为负；凸透镜为正，凹透镜为负。

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及像距，利用（1）式，求出焦距： (2)（2）自准法从（1）式可知，当像距时，，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： (3) (4)由上两式右边相等得： (5)将（5）式代入（3）式得： (6)式中：为物与像屏的间距；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经凸透镜后将成实像于，在和间插入凹透镜后，便称为了的物，但不是实物，而为虚物。

对而言，物距。

该虚物由凹透镜再成实像于，像距。

薄透镜焦距的测定
预习内容
实验目的
1、学习测量薄透镜焦距的几种方法
2、掌握简单光路的分析和调整方法
3、了解透镜成像原理
实验教学内容
1、自准法测定凸透镜焦距
2、共轭法测定凸透镜焦距
3、凹透镜焦距的测定
实验器材
光源、光具座、物屏、像屏、凸透镜、凹透镜、手电筒、平面镜
实验表格
表一、自准直法测凸透镜焦距测量次数单位Fra bibliotekcm1
2
3
4
5
物屏
透镜
表二二次成像法测凸透镜焦距
测量次数
单位/cm
1
2
3
4
5
物屏
大像
小像
像屏
表三 物距像距法测凹透镜焦距
测量次数
单位/cm
1
2
3
4
5
凹透镜
物屏
透镜

薄透镜焦距的测定【实验目的】1．学会调节光学系统共轴，并了解视差原理的实际应用．2.掌握薄透镜的常用测定方法．【实验仪器】光具座，会聚透镜，发散透镜，物屏，白屏，平面反射镜，尖头棒，指针，光源．【实验原理】1．粗调粗测待测会聚透镜的焦距．2．共轴、等高调节将照明光源、物屏、待测透镜和白屏依次放在光具座导轨上，调节各光学元件的光轴．3．用平面镜测凸透镜焦距(自准直法)位于凸透镜焦面F 上的物体所发出的光，经透镜L 折射后成为平行光(如图4-1实线所示)。

如用一平面镜M ，把这一束光反射回去，再经过原透镜L ，则必成像于原焦面F 上(如图4-1虚线所示)。

因此，在实验时，按照图4-1布置好光路，移动透镜L ，当物与透镜距离刚好等于透镜焦距时，由平面镜反射回来的光束，在物平面上成的像是清晰的，这时，分别读出物与透镜位置x1及x2，即得焦距：f=x 2-x 1 (1)4.物距像距测焦法：设薄透镜的像方焦距为f '，物距为p ，对应的像距为p '，在近轴光线的条件下，透镜成像的高斯公式为 f pp '=-'111 应用上式时必须注意各物理量所适用的符号法则．规定：距离自参考点(薄透镜光心)量起，与光线行进方向一致时为正，反之为负．5．用位移法测凸透镜焦距(亦称贝塞尔法)取物与光屏之间的距离A大于四倍焦距4f，此后，固定物与屏的位置，移动透镜，则必能在屏上两次成像，如图4-2所示，物距为u1时，得放大像；物距为u2时，得缩小像，透镜在两次成像之间的位移为l，根据透镜公式：可知：u1=v2; u2=v1又从图4-2看出：A-l= u1+ v2=2u1所以：u1=(A-l)/2又：得： (2)6．二次成像法测凹透镜焦距（如左图）先用辅助会聚透镜L1，把物屏P成像在P'屏上，记录P'的位置，然后将待测凹透镜置于L1与P'之间的适当位置，并将物屏向外移，使屏上重新得到清晰的像P''，分别测出P'、P''及凹透镜L的位置,并算出f'．改变凹透镜的位置，重复几次，求其平均值。

6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35可 以被永 远肯定 。
薄透镜焦距的测定
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。

∆f
fn = X − X0
∆f
D= X3 − X0 =900cm F= ∆f 2 （ D − 2 d )/4D
A、B 间距离越大，这种现象越明显；A、B 间距为零，就看不到这种现象。因此， 根据视差的情况可以判定 A、B 两物体谁远谁近及是否重合。 视差法测量凹透镜焦距时，在物和凹透镜之间置一有刻痕的透明玻璃片， 当透明玻璃片上的刻痕和虚像无视差时，透明玻璃片的位置就是虚像的位置。 图 4 为凹透镜成像光路图。实验中物 AB 是物屏上的箭头，其虚像的位置 不能直接用像屏测定。 实验时将一有刻痕的透明玻璃片装到滑座上，让它在物屏 和透镜之间移动，眼睛在透镜另一侧观察。观察的要点是：从凹透镜里边看物， 从凹透镜外边看刻痕， 且眼睛左右移动观察。当透镜中物的虚像与镜外玻璃片刻 痕没有视差时，有光具座标尺测出物屏及刻痕到透镜的距离，即 s 和 s’，将它们 代入 2.2 式即渴求的焦距 f。
图 2像距法球焦距： 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，薄透镜成像规律克表示为： f′ f + =1 (2.1) s′ s
当将薄透镜置于空气中时为： s′s f ’=-f= (2.2) s −s′ （2.2）式中，f ’为像方焦距；f 为物方焦距。 式中的各线距均从透镜中心量起，与光线进行方向一致为正，反之为负， 如图 2.1 所示。若在实验中分别测出物距 s 和像距 f ’。但应注意：测得量须添加 符号，求得量则根据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 2.2 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 一侧放平面反射镜 M，移动透镜，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 回来。再经过透镜折射后，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