大学物理实验-薄透镜焦距的测定(原始数据处理与分析)
薄透镜测焦距实验报告
薄透镜测焦距实验报告薄透镜测焦距实验报告引言：薄透镜是光学实验中常用的器件，它具有将光线聚焦或发散的能力。
测量薄透镜的焦距是我们研究光学性质的重要一环。
本实验通过测量薄透镜的物距和像距，利用薄透镜公式计算焦距，以此来验证光学公式的准确性。
实验装置：本实验所需的实验装置包括：薄透镜、光屏、物体、尺子、光源、支架等。
其中，薄透镜是实验的核心器件，光源用于发射光线，光屏用于观察像的位置，物体用于产生光线。
实验步骤：1. 将光源放置在支架上，调整光源的位置和角度，使其射出的光线平行。
2. 在光源的正对位置放置薄透镜，调整薄透镜的位置，使光线通过透镜的中心。
3. 在薄透镜的一侧放置物体，调整物体的位置和高度，使其与透镜的光轴平行。
4. 在物体的另一侧放置光屏，调整光屏的位置，使其与透镜的光轴平行。
5. 移动光屏，观察在不同位置的光屏上形成的像，记录下光屏与透镜的距离和像的位置。
实验结果：根据实验步骤所得到的数据，我们可以计算出薄透镜的焦距。
根据薄透镜公式：1/f = 1/v - 1/u，其中f为焦距，v为像距，u为物距。
通过测量得到的物距和像距，代入公式中，即可求得焦距的数值。
实验讨论：在实验过程中，我们发现像的位置随着光屏与透镜的距离变化而变化。
当光屏与透镜的距离接近焦距时，像的位置会发生较大的变化。
这是因为在光线通过透镜时，会发生折射现象，从而导致像的位置发生变化。
此外，我们还观察到了透镜的物距和像距之间的关系。
当物距增大时，像距会减小，反之亦然。
这与薄透镜公式中的1/v和1/u的关系是一致的。
通过实验数据的分析，我们可以验证薄透镜公式的准确性。
实验总结：通过本次实验，我们学习了如何测量薄透镜的焦距，并验证了薄透镜公式的准确性。
实验过程中，我们需要注意光线的平行性、透镜的位置和角度的调整，以及物体和光屏的位置的调整。
这些步骤的准确性和精确度对于实验结果的准确性有着重要的影响。
通过实验，我们不仅加深了对光学原理的理解，还培养了实验操作的能力和数据分析的能力。
薄透镜焦距的测量实验报告
薄透镜焦距的测量实验报告一、实验目的1、加深对薄透镜成像规律的理解。
2、学习几种测量薄透镜焦距的方法。
3、掌握测量薄透镜焦距的基本实验技能和数据处理方法。
二、实验原理1、薄透镜成像公式当物距为＄u$，像距为＄v$，焦距为＄f$ 时，薄透镜成像公式为：＄＼frac{1}｛u} ＋＼frac{1}｛v} ＝＼frac{1}｛f}＄2、测量薄透镜焦距的方法（1）自准直法当物与透镜之间的距离为无限远时，通过调节透镜的位置，使从物发出的光经过透镜后成为平行光，然后再经过一个与光轴垂直的平面镜反射回来，再次通过透镜后成像在物平面上，此时物与像重合，物距即为透镜的焦距。
（2）物距像距法当物距和像距都可以测量时，根据成像公式，通过测量物距＄u$ 和像距＄v$，可以计算出焦距＄f$。
（3）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实像，根据透镜成像的共轭性质，分别测量出这两种情况下的物距＄u_1$、＄u_2$ 和像距＄v_1$、＄v_2$，然后利用公式：＄f ＝＼frac{D^2L^2}｛4D}＄计算焦距，其中＄D ＝｜v_1 u_1| ＝｜v_2 u_2|＄，＄L ＝ u_1 ＋ v_1 ＝ u_2 ＋ v_2$ 。
三、实验仪器光具座、薄凸透镜、蜡烛、光屏、平面镜、毫米刻度尺等。
四、实验步骤1、自准直法（1）将凸透镜固定在光具座的一端，在凸透镜的另一侧放置一个平面反射镜，并使其与光轴垂直。
（2）在凸透镜的前方放置一个带十字叉丝的物屏，并使其与光轴垂直。
（3）打开光源，使物屏上的十字叉丝通过凸透镜和平面镜反射后成像在物屏上。
（4）前后移动凸透镜，直到物屏上的十字叉丝与反射回来的像重合，此时物屏与凸透镜之间的距离即为透镜的焦距。
（5）用毫米刻度尺测量物屏与凸透镜之间的距离，重复测量三次，取平均值作为焦距的测量值。
2、物距像距法（1）将蜡烛、凸透镜和光屏依次安装在光具座上，使它们的中心大致在同一高度。
（2）移动蜡烛，使蜡烛到凸透镜的距离大于两倍焦距，在光屏上得到一个清晰的倒立缩小的实像。
薄透镜焦距的测定的实验数据
薄透镜焦距的测定的实验数据在这个阳光明媚的下午，我们聚在实验室，准备进行一项关于薄透镜焦距测定的实验，哇，听起来很专业吧？其实呢，这个过程就像我们平常用眼睛看东西一样。
咱们就拿一个普通的薄透镜来试试，这种透镜可神奇了，能把光线弯曲，让我们看到各种各样的奇妙景象。
于是，我们开始了这场光的旅行。
咱们需要一根直尺、一个光源，还有一个屏幕。
哎，光源是个小玩意儿，像个小灯泡，但它的作用可大着呢。
为了准确测量焦距，我们把薄透镜放在桌子上，然后把光源放在一侧。
光线经过透镜后，会出现一个清晰的像，这就是我们要测量的地方。
屏幕的设置可是至关重要的，就像在拍照一样，要把焦点对准了，才能拍出好照片。
大家可能会问，什么是焦距？简单来说，就是透镜到光线聚集点的距离。
测量这个距离，简直就是科学界的“寻宝游戏”。
我记得第一次测量的时候，我的手都在抖，紧张得像个小鹿乱撞，心里想着“别搞砸啊，别搞砸啊”。
可是，没关系，实验就是实验，开心就好。
我们开始慢慢调整屏幕的位置，眼看着图像逐渐清晰，心里那个激动啊，简直比过年还开心。
然后，到了记录数据的时刻。
我们用尺子一量，哇，结果出来了，焦距大约是10厘米，正好在我的预想范围内！大家欢呼雀跃，像中了大奖一样。
这个过程就像在找寻人生的目标，最终找到时那种兴奋，真的是无与伦比。
对了，实验中有个小细节，透镜的放置角度也很重要，放歪了可就麻烦了，就像走路时不小心绊了一跤，真是要命。
随着实验的深入，我们还发现，透镜的材料和形状会影响焦距。
这就让我们联想到，人生中也是一样，环境和条件总是会影响我们的选择和方向。
想想看，透镜可以是厚的、薄的，各种形状都有，这就像我们每个人的个性，各有千秋，各有自己的焦距。
说到这里，有趣的是，实验结束后，大家围在一起讨论数据，有的人抓着我的手说：“你看，我的焦距比你的短！”我说：“哈哈，没事儿，短也有短的好，长也有长的妙。
”这真是个有趣的比较，科学和幽默之间的平衡，让实验室的氛围瞬间活跃起来。
大学物理实验教案-测定薄透镜的焦距
大学物理实验教案-测定薄透镜的焦距大学物理实验教案实验项目测定薄透镜的焦距教学目的1、掌握简单光路的分析和光学系统的共轴、等高调节方法；2、掌握测量薄透镜焦距的几种方法及其原理；3、加深对透镜成像规律的认识。
实验原理1. 薄透镜成像公式通过透镜中心并且垂直于镜面的直线称做透镜的主光轴。
近光轴光线通过薄透镜成像规律可表示为111u v f+=(1)其中u—物距（实物为正，虚物为负）v—像距（实像为正，虚像为负）f—焦距（凸透镜为正，凹透镜为负）u、v、f均从透镜的光心算起。
由(23-1)式可知，只要能测出u和v，则f 便可求出。
2. 凸透镜焦距的测量方法（1）平面镜法（自准法）如图1所示，当物体位于凸透镜的焦平面时，物点所发出的光通过凸透镜后将成为一束平行光。
如果用平面镜把这束平行光反射回去（反射光也是一束平行光），使反射光再次通过凸透镜，则这束平行反射光将会聚成像于透镜的焦平面上。
因此，通过调整凸透镜与物体之间的距离使得在物屏上能看到物体的清晰的像，那么物体与透镜的距离就是透镜的焦距。
此时分别读出物体与透镜在光具座上的位置x1和x2，则透镜焦距为21f x x=-。
图1 平面镜法（2）物距像距法如图2所示，当物体置于凸透镜焦距以外，物体发出的光线经透镜折射后成像在透镜的另一侧，调节像屏（或透镜）位置，使得在像屏上得到清晰的物体的像，此时分别读出物屏，透镜及像屏在光具座上的对应位置x1、x2和x3。
则物距21u x x=-，像距32v x x=-。
再利用(1)式便可求出透镜焦距。
图2 物距像距法（3）共轭法(两次成像法)如图3所示，物屏和像屏间的距离L ＞4f ，保持L 不变，移动透镜，当它在O 1处时，像屏上出现一个放大的清晰的像(此时物距为u 1，像距为v 1)，当它移到O 2处时，像屏上出现一个缩小的清晰的像，对应两次成像时透镜间的距离为l ，按透镜成像公式(1)式可知：在O 1处有11111u L u f +=- (2)在O 2处有 11111u lL u l f +=+-- (3)由(2)式、(3)式消去f 得 12L l u -=(4)将(4)式代入(3)式得 224L l f L -=(5)其中，L 、l 均可测，故f 可求得。
大学物理实验报告-薄透镜焦距的测量
得分教师签名批改日期深圳大学实验报告课程名称：大学物理实验（一）实验名称：实验七薄透镜焦距的测量学院：物理科学与技术学院专业：课程编号：组号：16 指导教师：报告人：学号：实验地点科技楼907实验时间：2011 年04 月18 日星期一实验报告提交时间：2011 年04 月25 日1、实验目的_____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ 2、实验原理_____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 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D f 422-=1 2 3 4 5 6平均值测试结果：=∆±=f f f 相对误差： 表四物距像距发测凹透镜焦距 1 2 34 5 6 平均 u vvu uv f +==∆±=f f f表五用自准法测凹透镜焦距 测次 透镜位置 /cm屏位置 /cm焦距 /cm 左 右平均 1 2 3 4 5 6 平均=∆±f f6、数据处理=⨯∆=%100f f E 凸=⨯∆=%100ff E 凹7、实验结果与讨论（1）利用Dd D f 422-=测量凸透镜焦距有什么好处？（2）为什么在本实验中利用fv u 111=+侧焦距时，测量u 和v 都用有毫米刻度的米尺就可以满足要求？设透镜由于色差和非近轴光线引起的误差是1%。
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。
薄透镜焦距的测量实验报告
（2）学会用自准直法测量薄凸透镜的焦距 （3）学会用位移法测量薄凸透镜的焦距 （4）学会用物距-像距法测量薄凸透镜的焦距 （5）学会用物距-像距法测凹透镜的焦距 2、实验仪器、设备或软件 光具座，凸透镜，凹透镜，光源，物屏，平面反射镜，水平尺和滤光片等
二、实验过程（实验步骤、记录、数据、分析） （1）观测依据
f D2 d 2 (xi xo )2 (xl 2 xl1)2
4D
4 xi xo
xo和xi取值不变(取整数)，xL1和xL2各取一组测量平均值。 4．用物距-像距法测凹透镜的焦距 B
A
F2
F1 XL
L1 L2
XoA1 A1
BB!1
XAi 2 A2
B2
在上图中：L1为凸透镜，L2为凹透镜，凹透镜坐标位置为XL，F1为凸透镜的焦点， F2为凹透镜的焦点，AB为光源，A1B1为没有放置凹透镜时由凸透镜聚焦成的实像，同时
xi xo 2
xi xo
f xi xo 2xl
xl
xi xo
f xl xo xi xo xl xo xi xl xl xo f
xi
xi xo 2
xi xo
直接测量量xo，xL，xi的合成不确定度 x0 、 xL 和 xi 计算如下：
uv uv
(Xl
Xo)(Xi (Xi Xo)
Xl
)
=432.00
三、结论
1、实验结果 （1）用自准值法测得凸透镜的焦距为： （2）物距——像距法测得凸透镜的焦距为：用不确定值表示为：f= (mm) （3）位移法测量薄凸透镜的焦距为：
（4）用物距-像距法测凹透镜的焦距为： 2、分析讨论 在实验中应注意： (1)物屏应紧靠光源。 (2)自准直法测焦距时，平面反射镜距物屏最好不要超过 35 厘米。 (3)用位移法测焦距时，大、小像不要相差太悬殊。
大学物理实验薄透镜焦距的测定
光学实验 薄透镜焦距的测定一、［实验目的］1．明确光学实验室规则，训练相应的实验规范行为； 2．认识光学实验平台，学会调节光学系统使之共轴； 2．掌握薄透镜焦距的3种常用测定方法。
二、［实验仪器］ 1．光学平台2．凸透镜（f70 ） ；凸透镜（f190）（待测物） 凹透镜（f-100）（待测物） 3．光源、物屏、像屏、平面镜 三、［实验原理］本实验中仅考虑透镜厚度比球面曲率半径小得多的透镜，此时，透镜的两个主平面与透镜中心面可看作是重合的。
因此，物距u 、像距v 、焦距f 可视为是物、像、焦点与透镜中心的距离。
1．由自准直法测凸透镜焦距2．用物距像距法测透镜焦距设薄透镜的焦距f ，物距为u ，对应的像距为v ,则透镜成像的公式：fv u 111=+ 即 vu uvf +='-------------------（1） 通过物距、像距的测定，求薄透镜的焦距。
3．用两次成像法测凸透镜焦距在下图中，取物、屏之距L > 4f ，且在实验过程中保持不变。
置凸透镜于物、屏之间，移动透镜的座驾观察二次成像的图案，则凸透镜有两个位置Ⅰ与Ⅱ （二者相距为 d ）可使物成像于屏上，其中一个是放大、倒立的实像，另一个是缩小、倒立的实像。
Ld L f 422-='-------------------------（2）分别测量L 和d ，代入上式即可求得凸透镜焦距。
4．测定凹透镜的焦距薄凹透镜是一种发散透镜。
实物经过凹透镜的折射无法形成实像，因此测量焦距的方法一般要加一块凸透镜。
先将实物发出的光经凸透镜折射后形成会聚光束，然后利用会聚光束来测定凹透镜的焦距。
光路图如下图。
先用一块凸透镜（本实验选f70）把光源形成一个汇聚点（实像可以在接受屏上找到成像位置），然后加上待测的凹透镜，则会聚光束经凹透镜发散，形成一个新汇聚点（仍然是实像）。
测出两个汇聚点（实像）到凹透镜中心的距离，就可以知道物距u （负号）和像距v 。