薄透镜焦距的测量(完整版).pdf
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
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:
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 11111=−+……(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0v ,故必有0 (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 −= 二、实验仪器: 光具座及配件、凸透镜、凹透镜、平面反射镜。