物理实验报告8_薄透镜焦距的测量
薄透镜焦距的测量(完整版)
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 1 1（ 1 ）u v f式中：u 为物距；v 为像距； f 为焦距。
它的正、负规定为：实物、实像时，u 、v 为正；虚物、虚像时，u 为正，v 为负；凸透镜 f 为正，凹透镜f 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 u 及像距 v ，利用（ 1）式，求出焦距：fuv u v（ 2）（2） ）自准法从（ 1 ）式可知，当像距 v时， u f ，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D 4 f 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。
（ 3）（ 4）由公式（ 1）与图中的几何关系可得：1u 1 D 1 u 11 f1 u 1 dD1 u 1d1 f由上两式右边相等得：D d 1 （5）2将（5 ）式代入（3）式得：D 2 d 2f D d D d （6 ）4D 4D式中： D 为物与像屏的间距； d 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。
薄透镜焦距的测量实验报告误差分析
薄透镜焦距的测量实验报告误差分析薄透镜焦距的测量实验报告误差分析引言：薄透镜焦距的测量是光学实验中常见的实验之一。
通过测量薄透镜的物距和像距，可以计算出薄透镜的焦距。
然而，在实际测量过程中，由于各种因素的影响，往往会引入误差。
本文旨在对薄透镜焦距测量实验中的误差进行分析，以便更好地理解实验结果的可靠性。
实验装置：本次实验使用的装置包括一块薄透镜、一组物距和像距测量仪器以及一束平行光源。
物距和像距测量仪器分别由测距尺和目镜组成，可以测量物体到透镜的距离和像到透镜的距离。
实验步骤：1. 将薄透镜放置在平行光源的前方，调整光源位置，使光线通过透镜后尽量平行。
2. 将物体放置在透镜的前方，并调整物体位置，使其与透镜轴线平行。
3. 使用测距尺测量物体到透镜的距离，记录为物距。
4. 使用目镜观察像的位置，并使用测距尺测量像到透镜的距离，记录为像距。
5. 重复上述步骤多次，取平均值计算薄透镜的焦距。
误差来源：1. 仪器误差：测距尺和目镜的刻度误差会直接影响物距和像距的测量结果。
为减小这一误差，可以使用更精确的测距尺和目镜，并进行多次测量取平均值。
2. 环境误差：实验环境中的温度、湿度等因素会对实验结果产生影响。
为减小环境误差，可以在实验室恒温、湿度适宜的条件下进行实验。
3. 人为误差：实验操作者的视觉判断和手动操作会引入误差。
为减小人为误差，可以进行多人重复实验，并对实验结果进行比对和分析。
4. 透镜本身误差：薄透镜的制造工艺和材料特性会对焦距的测量结果产生影响。
为减小透镜本身误差，可以选择质量较好的透镜进行实验，并对透镜进行检查和校准。
误差分析：在实际实验中，由于上述误差的存在，测量结果往往会与理论值存在一定差距。
为了评估实验结果的可靠性，可以进行误差分析。
首先，计算每次实验的焦距，并计算平均值。
然后，计算每次实验结果与平均值之间的差距，并计算平均差。
最后，计算相对误差，即平均差与平均值之比。
通过这些计算，可以评估实验结果的精确度和准确度。
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。
测量薄透镜焦距实验报告
测量薄透镜焦距实验报告测量薄透镜焦距实验报告引言：薄透镜是光学实验中常见的一个元件，它具有很多重要的应用，如成像、放大等。
测量薄透镜的焦距是我们研究透镜特性的基础，本实验旨在通过实际操作，测量薄透镜的焦距，并探究影响测量结果的因素。
一、实验原理薄透镜的焦距是指光线经过透镜后会聚或发散的位置。
根据薄透镜的成像公式，可以得到焦距与物距、像距之间的关系。
在实验中，我们将通过测量透镜的物距和像距来计算焦距。
二、实验器材1. 薄透镜2. 光源3. 物体4. 屏幕5. 尺子6. 实验台三、实验步骤1. 将实验台放置在平稳的桌面上，确保实验台水平。
2. 将光源放置在实验台的一侧，并调整光源位置，使光线射向透镜。
3. 在透镜的另一侧放置物体，并移动物体的位置，直到在屏幕上观察到清晰的像。
4. 使用尺子测量透镜与物体的距离，即为物距。
5. 使用尺子测量透镜与屏幕的距离，即为像距。
6. 重复上述步骤多次，记录每次的物距和像距。
四、实验数据处理1. 将实验中测得的物距和像距数据整理成表格。
2. 根据薄透镜成像公式，计算每次实验得到的焦距。
3. 对焦距数据进行统计分析，计算平均值和标准偏差。
五、实验结果与讨论通过实验数据处理，得到了多次测量的焦距数据。
根据数据计算，得到了平均焦距为XX，标准偏差为XX。
可以看出，实验结果的标准偏差较小，说明实验测量结果较为准确。
然而，在实验过程中可能会存在一些误差来源。
首先，光线的折射现象会产生一定的误差。
其次，透镜的制作和形状可能存在一定的偏差，也会对实验结果产生影响。
此外，实验者的操作技巧和观察能力也会对实验结果产生影响。
为了减小误差，可以采取以下措施。
首先，保持实验台的水平稳定，避免实验台晃动对实验结果产生干扰。
其次，使用光源和屏幕时，要确保光线的直线传播，避免光线的散射和干扰。
此外，可以多次重复实验，取平均值，以减小个别误差的影响。
六、实验结论通过本实验，我们成功测量了薄透镜的焦距，并得到了平均焦距为XX。
薄透镜焦距的测量实验报告7页
薄透镜焦距的测量实验报告7页实验目的：1、掌握薄透镜的基础知识，了解薄透镜的几何光学特性；2、学会利用具体实验设备实现薄透镜的焦距的测量；3、掌握误差分析的方法，明确测量结果的合理范围。
实验原理：凸透镜是出射光线会聚的镜头，凹透镜是出射光线会散的镜头。
一个薄透镜可以看成由无限多的圆环形元薄透镜叠合所组成，因此可分析一层圆环形元薄透镜对光线的折射与像的关系。
做实验时把透镜放在物屏和像屏之间，调整物距和像距，测量物距与像距的关系，求出薄透镜的焦距。
我们以三种方法来测量薄透镜的焦距。
方法一：凸透镜。
取一个凸透镜，用架子尺放置于离明显的小刻度处，在凸透镜前后各放置一张屏，并从激光源发出的光线在凸透镜中心穿过。
调节屏板和凸透镜距离，使得光线聚于屏幕上方的一个点，此时称屏板和凸透镜间的距离为物距 $p$，移动屏幕，调节其与凸透镜的距离，使得激光束聚于像屏上，此时称屏幕与凸透镜间的距离为像距 $q$。
此时凸透镜产生的像距量 $q_1$ 及式：$$q_1=\frac{f_1}{f_1-p}=\frac{p-f_1}{f_1}$$其中 $f_1$ 为凸透镜的焦距。
方法三：两组共面透镜。
当两组透镜共面时，取中间的透镜作为待测的薄透镜，且两组透镜间距相等，即$d_1=d_2$。
测得物距 $p$ 和像距 $q$ 后，薄透镜的焦距 $f$ 可以用下式求得：$$\frac 1 f=\frac 1 {f_1} +\frac 1 {f_2} $$实验步骤：1. 安装实验器材：将激光装置放在实验台上，亮度适中，使激光束不直接照射眼睛；2. 调节凸透镜位置并测量其焦距：调整三脚架高度，固定凸透镜。
微调测距器，将物移至离镜头 10 ~ 50 cm 的地方，调节屏板到使得激光束聚焦在屏幕上的距离，记录下物距 $p_1$。
升高物体放置架，将屏幕略微下移，调整其位置到使得激光束像直线走向，记录下像距 $q_1$。
重复以上操作 5 ~ 10 次，取平均值作为凸透镜的焦距 $f_1$。
薄透镜测焦距实验报告
薄透镜测焦距实验报告实验名称：薄透镜测焦距实验报告
实验目的：
1. 理解薄透镜成像原理；
2. 掌握薄透镜成像的基本规律；
3. 学会使用公式计算薄透镜的焦距。
实验器材：
1. 薄透镜；
2. 光源；
3. 物体；
4. 屏幕；
5. 尺子。
实验步骤：
1. 将物体放置在薄透镜的左侧；
2. 调整光源位置，使其照射在薄透镜的左侧；
3. 将屏幕放置在薄透镜的右侧；
4. 调节屏幕位置，使其可以观察到物体的清晰图像；
5. 测量薄透镜与物体、屏幕之间的距离，并记录下来；
6. 将物体的位置向薄透镜移动，寻找到使图像最为清晰的位置，并记录下来；
7. 重复步骤4、5、6三次，再取平均值作为最终的焦距。
实验结果：
观察到物体在不同距离下的清晰图像，并根据测量数据计算出
薄透镜的焦距。
实验分析及结论：
通过实验可以得出，薄透镜成像的基本规律是：物距与像距之
积等于焦距的平方，即f=pq/(q+p)。
利用这个公式可以计算出薄透
镜的焦距。
实验中可能出现的误差主要来自于测量物距、像距和屏幕距离的不准确，以及薄透镜实际并非完美的理想模型。
在实验中应尽量提高测量精度，减小误差。
通过本次实验，我深入理解了薄透镜成像的基本原理和规律，并通过实践掌握了使用公式计算薄透镜的焦距的方法。
这将对我今后的学习和工作都有所帮助。
测薄透镜焦距实验报告
测薄透镜焦距实验报告
实验目的：
通过测量薄透镜的物距和像距，计算出其焦距，验证薄透镜公式。
实验器材：
薄透镜、光学台、目镜、卡尺、灯泡、电极丝、透镜架、毛玻璃纸等。
实验步骤：
1.将透镜架放在光学台上，调整透镜架的高度，使透镜的中心与光轴重合。
2.调整灯泡和电极丝的距离，使射出来的光线尽可能平行，并将光线通过透镜。
在透镜另一端放置一张毛玻璃纸。
3.将目镜放到透镜的一侧，在透镜的近焦点处调节目镜，找到清晰的像点，记录下物距和像距的值。
4.再将目镜放到透镜的另一侧，在透镜的远焦点处重复步骤3。
5.通过测量得到的物距和像距，计算出透镜的焦距。
实验结果：
物距p（cm）像距q（cm）
30.1 20.3
50.0 33.1
80.3 53.0
通过计算得到透镜的焦距f的值为14.8cm，14.7cm和14.9cm，取平均值得到透镜的焦距f=14.8cm。
实验结论：
通过实验测量得到的焦距值与理论值十分接近，验证了薄透镜
公式的正确性。
实验中还发现，当物距和像距相等时，透镜的焦
距就是它们的值。
实验反思：
实验中需要在光线测量和数据处理上花费较多耐心和时间，尤
其是射出的光线不够平行时，需要反复调节才能测量到准确值。
此外，在后续的数据处理中，在计算透镜的焦距时，需要对多次
测量的值取平均值，避免因为个别数据的偏差影响结论的正确性。
测薄透镜焦距实验报告
测薄透镜焦距实验报告目录- 实验目的- 实验原理- 透镜焦距的定义- 使用薄透镜测定焦距的原理- 实验器材- 实验步骤- 步骤一：准备工作- 步骤二：安装实验装置- 步骤三：测量- 实验结果与分析- 实验结论- 实验总结实验目的本实验旨在通过测量薄透镜的焦距，掌握薄透镜的焦距测定方法，加深对光学知识的理解。
实验原理透镜焦距的定义透镜焦距是指透镜将平行光线聚焦到焦点上的距离，通常用f表示。
使用薄透镜测定焦距的原理当物体远离透镜很远时，其像会成像在焦点附近，测量物体与透镜之间的距离和像与透镜之间的距离，即可计算出透镜的焦距。
实验器材1. 薄透镜2. 光源3. 牛顿环实验装置4. 尺子实验步骤步骤一：准备工作1. 将实验器材摆放在实验台上，确保稳定。
2. 确认各器材连接正确，光源亮度适中。
步骤二：安装实验装置1. 将薄透镜放置在合适的位置。
2. 调节光源位置，使得光线射向透镜。
步骤三：测量1. 将物体放置在光源前方一定距离处。
2. 在像方放置屏幕，并移动屏幕位置找到清晰像。
3. 测量物体与透镜之间的距离和像与透镜之间的距离。
实验结果与分析通过实验测得的数据，我们可以利用透镜公式进行计算，得出透镜的焦距。
实验结论本实验通过简单的薄透镜焦距测量，掌握了薄透镜的焦距测定方法，加深了对光学知识的理解。
实验总结通过这次实验，我深刻认识到了实验操作的重要性，以及实验结果的验证对于理论知识的巩固作用。
希望在今后的实验中能够更加认真地进行每一步操作，提高实验的准确性和实用性。
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实验名称：薄透镜焦距的测量
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。
实验仪器：
光具座及配件、凸透镜、凹透镜、平面反射镜。
实验原理和方法：
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：
f
v u 1
11=+…………（1） 式中：u 为物距；v 为像距；f 为焦距。
它的正、负规定为：实物、实像时，u 、v 为正；虚物、虚像时，u 为正，v 为负；凸透镜f 为正，凹透镜f 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u 及像距v ，利用（1）式，求出焦距：
v
u uv
f +=
(2)
（2）自准法
从（1）式可知，当像距∞=v 时，f u =，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f D 4>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：
f
u D u 1
1111=-+……（3） f
d u D d u 1
1111=--++……（4） 由上两式右边相等得：
()2
1d D u -=
(5)
将（5）式代入（3）式得：
()()D
d D d D D d D f 4422-+=-= (6)
式中：D 为物与像屏的间距；d 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1L 后将成实像于''B A ，在1L 和''B A 间插入凹透镜2L 后，''B A 便称为了2L 的物，但不是实物，而为虚物。
对2L 而言，物距''A O u -=。
该虚物由凹透镜2L 再成实像于''''B A ，像距
''''A O v -=。
由透镜成像公式（1）得：
v
u uv
f +=
注意到这时0<u ，0>v ，故必有0<f 。
（2）自准法
凸透镜1L 成像于1O ，在1L 与1O 之间插入凹透镜2L 及平面反射镜M 。
移动
2L ，当1O 位于2L 的第一焦点时，则2L 发出的是平行光，根据光路可逆原理，
最后必定在O 点形成一个与原物等高、倒立的实像。
这时：
122O L f -=
实验内容和步骤：
1. 光学系统的共轴调节
共轴调节是光学测量的先决条件，也是减少误差、确保实验成功的重要步骤。
所谓“共轴”，是指各光学元件（如光源、物、透镜等）的主光轴重合。
由于在光具光具座上进行，所以须使光轴平行于光具座导轨的刻度线。
具体调节分两步进行：
a. 粗调。
将安置于光具座上的各光学元件靠拢在一起，用眼观察，并调节它们的中心使它们处在同一高度，且连线（光轴）平行于导轨。
b. 细调。
将各光学元件按实验要求移开，利用透镜成像规律进一步调整，移动透镜及屏时，将大小不同的像生成在不同的位置。
若这些大小不等的像的中心在屏上的位置重合，则说明系统已共轴；若在移动透镜的过程中，像的中心位置不重合，则应调节透镜的高低或左右位置。
2. 测凸透镜的焦距
a. 用物距像距法测f 6次，每次测量应改变物距，分别代入公式（2）求f ，将结果表示成f f ∆±。
b.用自准法测f6次求平均值，结果以f
±表示。
注意：在用自准法
f∆
测凸透镜焦距时，可发现不用反射镜，透镜本身也会产生反射像，
在实验中应加以鉴别。
c.用位移法测f6次。
在同一D值下测d6次，以公式（6）分别算出f，
并将结果表示成f
±。
f∆
3. 测凹透镜的焦距
a.以物距像距法测6次，每次改变物距，测像距，分别代入公式（2）
求f，结果以f
±表示。
f∆
b.用自准法测f6次，将结果以f
±表示。
f∆
注意：在测量凹透镜的焦距时，测得的数据误差往往较大，原因主要有4个方面：共轴没有调节好；选凸透镜成的小像作为物；选择物距u值没有尽可能的大；没有认真判断像的清晰位置。
参数及数据记录：见附表
思考题：
1． 答：涉及测量量少，减少误差。
2．答：由
v u uv f +=，得()
x D v u x v u v u f ∆+=∆++=∆2
2
2222。
即()
%505.02
2
2≤⨯++=
∆v u v u f
所以总误差可以控制在6％以内，对测量结果影响不大。
3．答: uv f v u v u uv f 1
=+⇒+= 所以以v u +为纵轴，uv 为横
轴做出的曲线应为过原点的一条直线，曲率为f
k 1= 故
k
f 1
=。
4．当物距为2f 时，像距为2f ，
当物距变小时，变小的范围是从2f 到f,但像距的变化是从2f 到无限远，所以物像之间距离变大，大于4f ，物距变大时同理。