用自准法测薄凸透镜焦距
薄透镜焦距的测定物理实验报告
薄透镜焦距的测定物理实验报告一、实验目的1、加深对薄透镜成像原理的理解。
2、学习几种测量薄透镜焦距的方法。
3、掌握光学实验中的基本测量技术和数据处理方法。
二、实验原理1、薄透镜成像公式当光线通过薄透镜时，遵循薄透镜成像公式：＄＼frac{1}｛u} ＋＼frac{1}｛v} ＝＼frac{1}｛f}＄，其中＄u$ 为物距，＄v$ 为像距，＄f$ 为焦距。
2、自准直法当物屏上的物点发出的光线经透镜折射后，变成平行光，若在透镜后面垂直于光轴放置一个平面反射镜，此平行光将沿原路返回，再次通过透镜后仍成像于物屏上的物点处。
此时，物屏与透镜之间的距离即为透镜的焦距。
3、物距像距法当物距和像距分别为＄u$ 和＄v$ 时，通过测量物距和像距，代入薄透镜成像公式可求得焦距＄f$ 。
4、共轭法移动透镜，在物屏和像屏之间分别得到放大和缩小的清晰像。
根据光路可逆原理，两次成像时物距和像距互换，利用公式＄＼frac{u ＋ v}｛4}＄可计算出焦距。
三、实验仪器光具座、凸透镜、凹透镜、物屏、像屏、平面反射镜、光源等。
四、实验内容与步骤1、自准直法测凸透镜焦距（1）将凸透镜固定在光具座的一端，在凸透镜的另一侧放置物屏，使物屏上的十字叉丝清晰可见。
（2）在凸透镜后面垂直于光轴放置平面反射镜。
（3）沿光具座移动物屏，直到在物屏上再次看到清晰的十字叉丝与原物大小相等、方向相反。
（4）记录此时物屏与凸透镜的位置，两者之间的距离即为凸透镜的焦距。
（5）重复测量三次，计算焦距的平均值。
2、物距像距法测凸透镜焦距（1）将凸透镜固定在光具座的中间位置。
（2）在凸透镜的一侧放置物屏，另一侧放置像屏。
（3）移动物屏和像屏，直到在像屏上得到清晰的像。
（4）记录物屏和像屏的位置，分别得到物距＄u$ 和像距＄v$ 。
（5）代入薄透镜成像公式计算焦距，并重复测量三次，计算平均值。
3、共轭法测凸透镜焦距（1）将物屏固定在光具座的一端，凸透镜放在光具座中间附近。
自准直法测凸透镜焦距原理
自准直法测凸透镜焦距原理1. 引言凸透镜是一种常用的光学元件，用于聚焦光线。
测量凸透镜的焦距是光学实验中的基本内容之一。
自准直法是一种常用的测量凸透镜焦距的方法，其原理简单易于操作。
本文将详细介绍自准直法测凸透镜焦距的原理和具体步骤。
2. 自准直法测凸透镜焦距原理自准直法是利用凸透镜的成像特性来测量其焦距的一种方法。
其原理基于以下几点：2.1 光线的追迹原理光线在凸透镜中传播时会发生折射现象，根据折射定律，入射光线和折射光线在入射面和折射面的法线上的反射角度满足Snell定律。
2.2 成像特性凸透镜能够将入射光线聚焦到一点上，该点称为凸透镜的焦点。
根据凸透镜的成像特性，如果将一束平行光线照射到凸透镜上，光线将会近似地汇聚到焦点上。
2.3 焦距的测量方法利用凸透镜的成像特性，我们可以通过测量物体与凸透镜的距离和物体成像的距离来计算焦距。
具体的测量步骤将在下一部分中详细介绍。
3. 自准直法测凸透镜焦距步骤使用自准直法测量凸透镜焦距可以分为以下几个步骤：3.1 准备实验器材•凸透镜•光源•直尺•支架3.2 搭建实验装置将光源放置在支架上并对准透镜，将屏幕放在凸透镜的另一侧，并确保屏幕与光源之间有足够的距离。
准确控制光源与凸透镜的距离是实验的关键。
3.3 测量物体与透镜的距离在光源与凸透镜之间放置一个物体，可以是一个直尺或者其他有刻度的物体。
将物体移动到合适的位置，使其与凸透镜保持一定的距离，并记录下这个距离。
3.4 调整屏幕位置调整屏幕的位置，使得在屏幕上可以清晰地观察到凸透镜成像的情况。
3.5 观察成像情况通过屏幕观察到的成像情况来判断凸透镜的焦距。
如果观察到清晰的焦点，记录下屏幕与凸透镜的距离。
3.6 计算焦距根据物体与凸透镜的距离、屏幕与凸透镜的距离以及屏幕与焦点的距离，利用凸透镜公式可以计算出凸透镜的焦距。
4. 结论自准直法是一种常用的测量凸透镜焦距的方法，它利用凸透镜的成像特性来进行测量。
通过实验可以得到凸透镜的焦距，并可以验证凸透镜公式的准确性。
自准直法测凸透镜焦距原理
自准直法测凸透镜焦距原理一、引言凸透镜是一种常见的光学元件，广泛应用于各种光学系统中。
测量凸透镜的焦距是非常重要的，因为它可以帮助我们确定透镜在光学系统中的位置和角度。
自准直法是一种测量凸透镜焦距的常用方法，本文将详细介绍自准直法测凸透镜焦距的原理。
二、自准直法测凸透镜焦距原理1. 几何关系自准直法是通过观察凸透镜成像过程来测量其焦距的。
在自准直法中，我们需要将一个物体放置在离透镜远处，并且尽可能地与光轴平行。
这样可以确保物体发出的光线近似平行于光轴。
当平行于光轴的光线进入凸透镜时，它们将被聚集到一个点上，这个点称为焦点。
根据物距公式和像距公式可以得到以下公式：1/f = 1/v - 1/u其中，f表示焦距，v表示像距，u表示物距。
2. 实验步骤在进行自准直法测量凸透镜焦距时，可以按照以下步骤进行：（1）将凸透镜放置在光源的前面，并且尽可能地与光轴垂直。
（2）在离透镜远处放置一个物体，例如一张印有字母的纸片。
（3）观察通过凸透镜成像后的图像。
当物体和图像距离相等时，可以确定焦点位置。
（4）测量物体和图像之间的距离，并根据公式计算出焦距。
3. 注意事项在进行自准直法测量凸透镜焦距时，需要注意以下事项：（1）尽可能地将物体放置在远处，并且与光轴平行。
这样可以确保近似平行于光轴的光线进入凸透镜。
（2）要确保凸透镜与光源垂直，以便光线能够正常通过。
（3）要仔细观察成像过程，并根据实际情况调整焦点位置。
4. 应用领域自准直法是一种简单而有效的测量凸透镜焦距的方法，广泛应用于各种光学系统中。
它可以用于测量各种类型的凸透镜，包括单透镜和复合透镜。
自准直法还可以用于测量其他光学元件的焦距，例如平面镜和凹透镜等。
三、总结自准直法是一种简单而有效的测量凸透镜焦距的方法。
通过观察凸透镜成像过程，我们可以确定焦点位置，并根据物距公式和像距公式计算出焦距。
在进行自准直法测量时，需要注意物体和光源的位置，确保光线能够正常通过，并且要仔细观察成像过程。
基础物理实验报告测量薄透镜焦距及自组显微镜与望远镜
测量薄透镜焦距及自组显微镜与望远镜一、实验目的1.掌握透镜焦距的简单测量方法；2.较为准确地得到待测凸透镜的焦距；3.掌握显微镜和望远镜的基本结构、工作原理及其调节和使用方法。
二、实验原理（一）、自准直法测量凸透镜的焦距。
首先利用待测透镜自身产生一个位于无限远的物，再用待测透镜对它成像，通过测量像与透镜之间的距离来确定透镜的焦距。
当物像y位于透镜的焦平面上时，经透镜L和平面反射镜所组成的光学系统后，当在焦平面上成一与物等大的倒立实像时，物到透镜中心的距离就是透镜的焦距，此时有公式：f=x L−x y（1）（二）、二次成像法：图2.二次成像法光路图二次成像法光路图如图所示。
首先选定物象间的距离A，并且保证在此间距内，透镜能够在光屏上有两次清晰的成像。
透镜的两个成像位置之间的距离为d 。
S1、S1′分别为成放大像时的物和像的位置，S2、S2′分别为成缩小像时的物和像的位置。
则有：S1−S2=d, S1′−S2′=d, S1′−S1=A, S2′−S2=A（2）透镜成像公式为：1 S′−1S=1f′（3）可得：d=√A(f′−4A) （4）可得：f′=A2−d24A（5）（三）、自组显微镜：通常所提到的显微镜和望远镜的放大倍数是指视角放大率，其中视角ω为：tanω=yl（6）视角放大率为：Γ=tanωitanωe（7）其中：tanωe=y1250tanωe=tanω′=y2f e（8）则有：Γ=y2250y1f e（9）又因为：y2 y1=−Δf0（10）Γ=−Δ250f0f e（11）其中：Δ=M−f0−f e（12）（四）、自组望远镜：望远镜的视角放大率为：Γ=tanωitanωe =tanω′tanω=−f0′f e′（13）此次实验过程中，所组装的望远镜所观察的物体为有限远。
这时需要改变物镜和目镜之间的距离进行调焦，使物体通过物镜所成的实像位于目镜的物方焦平面以里，再经过目镜在明视距离外成一虚像。
薄透镜焦距测量实验
薄透镜焦距测量【实验目的】1. 学习光学仪器的使用和维护规则，学会调节光学系统使之等高共轴。
2. 掌握测量薄会聚透镜和发散透镜焦距的方法。
3. 观察透镜成像，并从感性上了解透镜成像公式的近似性。
【实验仪器】光具座，底座及支架，薄凸透镜，薄凹透镜，平面镜，物屏（有透光箭头的铁皮屏），像屏（白色，有散光的作用）。
【实验原理】透镜是光学仪器中最基本的元件，焦距是反映透镜特性的重要物理量。
为了正确使用光学仪器，必须掌握透镜成像规律，学会光路调节技术和焦距测量方法。
1.自准直法测量凸透镜焦距如图1-1和图1-2所示，当物P在焦点处或焦平面上时，经透镜L 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。
因此，P 点到透镜L中心点的距离就是透镜的焦距f。
图1-1：自准直法测量焦距原理图1当实物（具体实验中为狭缝光源）刚好在凸透镜焦点时，会在实物处呈现倒立等大的实像。
实物和凸透镜之间的距离即是焦距的值。
图1-2：自准直法测量焦距原理图2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。
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调焦的目的，所以称自准直法。
2.物距与像距法测量凸透镜焦距由于对实物，凸透镜可成实像，所以直接测量凸透镜的物距u、像距v，就可以用高斯公式（高斯公式的普遍形式：），求出凸透镜的焦距，如图2-1所示。
图2-1：物距与像距法测量焦距原理图3.共轭法（二次成像法）测量凸透镜焦距如图3-1，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。
图3-1：二次成像法测量焦距原理图当透镜在位置 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3-1可以看出上式称为透镜成像的贝塞尔公式。
实验三自准直法测量透镜焦距实验
竖线为基准线，测 量时，竖线对准读 数，数值均在鼓轮 上读取。注意：整
数位是反的。
10 5 0
4.059mm （a）
5 10
70 75 80
3.737mm （b）
实验仪器
(1) 测量时，鼓轮应沿同一方向旋转，不得中途反向，以避免空
(2) 被测量物的线度方向必须与基准线方向平行，否则会引入系
因为 '
所以
f1
h1 h
f
式中 f 1’为被测透镜焦距， f ’为平行光管焦距实测值（贴于平行光管管壁上，
单位毫米）, h为玻罗板上所选用线距实测值(实验中为名义值)，h’1 为玻罗
板线对像的线间距(测量值)。
4
B
3
2
1 A'
A f1'
'
B'
f'
1.玻罗板 2.平行光管物镜 3.被测凸透镜 4.测微目镜
实验目的和教学要求
了解平行光管的结构，掌握平行光管的 学习使用平行光管测定薄透镜的焦距。
实验仪器
2
4
5
6
13
7 8
1.物镜组 2. 十 字 旋 3.底 手座 4 .镜 管
5.分划板调6.节 照螺 明钉 灯 7.变 座压 8 器 .插 头
5W-F550型平行光管的结构图
实验仪器
其读数方法和螺旋测微器差不多，毫米以上的刻度在固定套管 上直接读出；毫米以下的刻度在鼓轮上读出。 读数鼓轮每旋转一周， 叉丝移动1mm，鼓轮上有100个分格，故每一格对应的读数为 0.01mm，再估读一位。实验中有两种测微目镜,不同之处在于鼓轮 刻度如同所示.
012345678
双基准线，测量时， 此线夹住待测刻线时 读数，整数位在视野 中读取，小数位在鼓
大学物理实验薄透镜焦距的测定
实验十：薄透镜焦距的测定一、实验目的：1.掌握测定薄透镜焦距的几种方法2.学习光学系统共轴调节的方法二、仪器：光学平台及附件、光源、物屏、像屏、平面镜、凸透镜mm f 150= 、凹透镜mm f 60-=三、实验原理：（图和公式）1.自准直法2.大像小像法3.辅助成像法12x x f -= ld l f 422-=,,s s ss f += 四、实验步骤： 1. 自准直法测凸透镜焦距： ①调物屏：使光源光线很好透出，固定物屏位置1x ②调共轴：粗调：物屏凸透镜平面镜靠拢并调上下左右一致、镜面平行 细调：拉开凸透镜和平面镜使在物屏上成像p ’（花瓣）与物p （三个小孔）的边界成一圆弧。
调花瓣：亮度均匀（物屏高度），左右（平面镜方位），高度（凸透镜高度）③移动凸透镜成像p ’。
左趋近,2x ，右趋近,,2x，重复5次。
2. 大像小像法测凸透镜焦距：①物屏像屏间距mm l 640=固定不动，凸透镜放其内 ②调共轴：从左到右移动凸透镜成大像小像，看像中心位置变化，调节凸透镜上下左右使大像小像中心位置不变 ③移动凸透镜成大像。
左趋近,1x ，右趋近,,1x ，重复5次。
移动凸透镜成小像。
左趋近,2x ，右趋近,,2x ，重复5次。
3.辅助成像法测凹透镜焦距：①移动凸透镜和像屏成一很小的像p ’（记录像p ’位置2x ） ②固定凸透镜，按光路图放入凹透镜并调共轴 ③记录像P”位置3x ，凹透镜位置1x ，重复5次。
五、数据记录表格：1. 自准直法测凸透镜焦距：单位:mm mm 5.0=∆仪次数PP ’位置1x （固定） 透镜位置(左趋近),2x透镜位置 (右趋近),,2x2,,2,22x x x +=12 3 4 52. 大像小像法测凸透镜焦距:物屏像屏间距mm l 640= 单位:mm mm 5.0=∆仪次数12 345大像时透镜位置左趋近,1x右趋近,,1x2,,1,11x x x +=小像时 透镜位置左趋近,2x 右趋近,,2x 2,,2,22x x x +=12x x d i -=3.辅助成像法测凹透镜焦距: 单位:mm mm 5.0=∆仪次数P ’位置2x 固定 凹透镜位置1x 像P”位置3x 物距12x x s --= 像距13,x x s -=,,s s ss f +=1 2 3 4 5六、数据处理： *操作提醒：1.光源要挡毛玻璃使得光线柔和，物屏要靠近光源（光亮度）2.实验的关键：调节共轴和判断像3.辅助成像法中凸透镜像P ’很小（绿豆）及1x 2x 3x 的位置。
用自准法测薄凸透镜焦距
用自准法测薄凸透镜焦距
自准法是一种测量薄凸透镜焦距的方法，也称为自调整法或自匹配法。
这种方法利用光学成像原理，通过调整透镜与屏幕之间的距离，使得成像位置达到最清晰的状态，从而确定透镜的焦距。
实验中需要准备的器材有：薄凸透镜、调节屏幕、光源、卡尺、直梁器等。
首先，将调节屏幕、光源和薄凸透镜依次放置在同一条实验光路上，使得光源经过透镜后能够形成清晰的像。
接下来，先将透镜与调节屏幕之间的距离调至最短，此时光线聚焦出的图像距离透镜极近处，不清晰。
然后慢慢调整透镜与调节屏幕之间的距离，直到得到清晰的图像。
当图像清晰时，通过卡尺测量透镜到光源的距离和透镜到调节屏幕的距离，分别记为$s$和$s'$。
此时可以利用成像公式推导出透镜的焦距$f$：
$\frac{1}{f}=\frac{1}{s}+\frac{1}{s'}$
利用上述公式即可求解透镜的焦距。
需要注意的是，在实验中需要确保光线的稳定性，避免环境中产生的扰动对测量结果的影响。
此外，实验时需要注意透镜光学性能的限制，确保透镜为薄透镜并且成像光线的孔径足够小，以免误差产生。
自准法测量薄凸透镜的焦距简单易行，且精度较高，被广泛应用于实验教学和科研领域。
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实验一用自准法测薄凸透镜焦距
一、头验目的
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丁透镜的焦平■面上，其会聚点将在发光点相对丁光轴的对称位置上。
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丁原物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丁透镜的前焦平面上，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丁透镜的焦距f。
三、主要仪器及耗材
1:白光源S （GY-6A）
2:物屏P （SZ-14）
3:凸透镜L （f' =190 mm
4:二维架（SZ-07）或透镜架（SZ-08）
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, 为：f a a2 a1
6:三维调节架（SZ-16）
7:二维平移底座（SZ-
02）
8:三维平移底座（SZ-
01）
分别记下P和L的位置a〔、a2；则焦距
3、将透镜转过180°，记下P和L的位置b1、b2；则焦距为£ b2 b.
(f a f b)
2
（二）实验步骤
1、光路如图1-3所示,
直丁导轨；
先对光学系统进行共轴调节，实验中，要求平■面镜垂
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,使像最活晰且与物等大（充满同一圆面积）；
4、分别记下P和L的位置a〔、a2；
5、将P和L都转1800之后,
6、记下闵旺新的位置b、重复做前4步; b2；
7、计算：fa a2 a1f b b2 b〔
(f a f b)
五、数据处理与分析
1、实验数据记录表1-1 ,也可自拟表格；
2、按表格中所列各项利用高斯公式计算出透镜的焦距。
求出f及f一后计算标准误差写成f=f也f形式；
3、分析实验结果，讨论误差形成原因。
表1-1自准法单位：厘米
次数
a1a2b1b2f n
1
2
3
平均值
f=+cm E f = %
六、实验注意事项
1、使用光学元器件要注意问题。
例如，光学器件的镜面不要用手触及，光学器件易碎，要轻拿轻放，用完后光学器件要规整、整齐，放回原处等。
2、调共轴时，应先用目测粗调，调节速度可更快一点。
3、物面、透镜面、平■面镜三个平■面相互平■行且垂直光轴。
4、注意读数应以器件的中心为标准。
七、思考题
1、自准法测凸透镜焦距时，实验条件是什么？成像特点是什么？
2、如果物是物体而不是一点，则如何作自准直法测透镜焦距的光路图，如何判断物像重合。
3、透镜转过180。
后，所测焦距是否一样，为什么？
5、自准法有哪些应用？。