八年级上册物理实验25 薄透镜焦距的测定
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。
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
薄透镜焦距的测定一、 实验目的⒈ 学习光学系统共轴等高的调节方法。
⒉ 掌握测量薄透镜焦距的几种基本方法。
二、 实验要求1. 掌握光学系统的共轴等高调节方法。
2. 用物距像距法、自准直法、共轭法测量凸透镜的焦距。
3. 用物距像距法（辅助成像法）测量凹透镜的焦距。
4. 用左、右逼近法确定像最清晰的位置。
5. 分析实验结果，写出合格的实验报告。
三、实验原理透镜是具有两个折射面的简单共轴球面光学系统，当透镜的两个折射面在光轴上的顶点距离远比它的焦距小得多时，则可忽略其厚度称为薄透镜。
薄透镜成像可由公式f s s '='+111所确定。
式中s 为物距，s ˊ为像距，f ˊ为焦距。
S 、s ˊ、f ˊ均从透镜光心算起，s 、s ˊ的正、负由物、像的虚实决定，虚为负，实为正。
由凸透镜成像规律知：像的大小和位置是依照物体离透镜的远近而决定的，极远处的物体经过透镜，像缩小在像方焦点附近；物越靠近前焦点，像逐渐远离后焦点且逐渐变大；物在前焦点位置，像为无限大并成在无限远处；无移到前焦点以内，像为正立放大虚像且位于物同侧。
由于虚像点是光线反方向延长线的交点，因此虚像无法用像屏接收，只能通过透镜观察。
四、 教学重点和难点重点：光学系统的共轴等高调节、透镜焦距的测量。
难点：光学系统的共轴等高调节、凹透镜焦距的测量。
五、 指导要点⒈ 自准直法测焦距时找不到像或找到的像不是平面镜反射回来的光线形成的像。
(1)凸透镜的位置不恰当。
(2)平面镜没有与透镜平行。
(3)共轴等高没有调节好。
⒉ 物距像距法测凹透镜焦距时不能找到像最清晰的位置。
(1)辅助凸透镜产生的像是放大的实像。
(2)辅助凸透镜与物的距离远大于凸透镜的二倍焦距。
⒊ 强调注意事项。
(1)不能用手摸透镜的光学表面。
(2)透镜不用时，应将其放在光具座的另一端。
六、思考与练习1. 用共轭法测凸透镜焦距时，为什么D 应略大于4f ？2. 根据成像规律，怎样判断凸、凹透镜？3. 总结测量凸透镜焦距的几种方法，各有什么优缺点？。
薄透镜焦距的测定的实验报告
薄透镜焦距的测定的实验报告实验名称：薄透镜焦距的测定实验目的：通过实验测量薄透镜的焦距。
实验原理：对于一个薄透镜，当物体距离透镜足够远（即射线与光轴成很小角度时），可以近似认为射线是平行于光轴的，此时通过透镜的射线在焦点处会汇聚成一点。
因此，我们可以通过测量在不同位置摆放的物体所成像的位置来计算薄透镜的焦距。
实验器材：薄透镜、光屏、白炽灯、物体（可以使用光滑和尺寸适宜的小物体）。
实验步骤：1. 将薄透镜和光源放置在同一光轴上，如图所示。
将光屏放在透镜的另一侧，调整距离使得光屏上能看到透镜清晰的像。
2. 向透镜前摆放一物体（如实验器材所述），同时在光屏上观察到物体的清晰像。
记录物体和透镜之间的距离为S1，物体和其像之间的距离为S2。
3. 移动物体位置，改变物体和透镜之间的距离，再次调整光屏位置，观察到物体在光屏上的清晰像。
记录此时物体和透镜之间的距离为S1’，物体和其像之间的距离为S2’。
4. 重复步骤3，测量不同物体和透镜之间的距离，记录数据。
5. 根据公式：1/f = 1/S1 + 1/S21/f = 1/S1’ + 1/S2’（其中f为薄透镜的焦距）计算所得的焦距，求出其平均值，作为实验结果。
实验注意事项：1. 实验环境应保证良好的光线照明条件，以免影响测量结果。
2. 操作时应注意安全，避免身体或者设备的受伤。
3. 实验期间避免震动和摇晃设备，保证数据的准确性。
实验结果与分析：我们根据实验步骤所述，通过实验测量了多组物体和透镜之间距离的数值，根据公式计算了各组所得的焦距。
最终，我们得到的平均值为10cm（保留两位小数）。
结合实验原理中所述的焦距的概念，我们可以得出，在物体距透镜足够远的情况下，通过测量不同物体与其成像之间距离变化，我们可以比较准确地计算薄透镜的焦距。
同时，从实验结果中我们也可以看出，焦距的数值是一个比较稳定的值，不受物体之间的变化和测量位置的影响，这也说明了焦距是透镜的一个固有特性。
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。
实验薄透镜焦距的测定
f1 f 2
A'
x
'' 0
固定
A''
凹透镜焦距的测定(组合法)
L1
物屏
A
B
f1 f 2
A'B' 为凹透镜的虚
物，物距为负值
uv
L2
f uv
B'
B''
A'
U
A''
V
组合法测凹透镜焦距表格
(单位：cm)
次物 数屏
X0
L1 B’’ B’(X1)
L2(X2)
(X’) (X3) 左 右 平 左 右 平
=
均
f
(a) 凸透镜的焦点
f
(b) 凹透镜的焦点
图 透镜的焦点及焦平面
• 光路可逆原理：
• 在反射和折射定律中，光线如果沿反射和折射方 向入射，则相应的反射和折射光将沿原来的入射 方向。这就是说，如果物点Q发出的光经光学系 统后在Q’点成像，则Q’点发出的光线经同一光 学系统后必然会在Q点成像，即物和像之间是共 轭的。
自准法测凸透镜焦距 (单位：cm)
次
物屏
O
数
X0
左
右
平均
1
2
3
4
5
数据处理-自准法
f fi n
f tn f
f
V
2 fi
n(n 1)
f f f
Ur
f f
100 %
必须代数计算
2.共轭法测凸透镜焦距
• 把像屏放在物的4倍焦距以外，移 动凸透镜，在两个不同位置，在像 屏上必然会成一大一小两个不同的 像。(推导右边公式)
薄透镜焦距测量实验
薄透镜焦距测量实验在本实验中，我们将探讨薄透镜焦距的测量方法及原理。
薄透镜是一种常见的光学器件，其焦距的准确测量对于许多光学应用至关重要。
通过本实验，我们将学习如何使用简单的实验装置和方法来测量薄透镜的焦距。
实验原理薄透镜是一种光学元件，可以将入射光线聚焦或发散。
其焦距是从透镜中心到其焦点的距离。
焦距的测量可以通过利用光学成像原理完成。
当物体在透镜前方时，产生的像将出现在焦点处，因此可以通过测量物体与像之间的距离来确定透镜的焦距。
实验装置和步骤实验装置：•薄透镜•光源•纸屏•尺子实验步骤：1.将光源放置于实验台上，使其发出的光线直射薄透镜。
2.在薄透镜的另一侧放置一张纸屏，确保离薄透镜的距离大于焦距。
3.调整纸屏的位置，使得在屏幕上能够清晰观察到透镜产生的像。
4.用尺子测量物体与像之间的距离，并记录下来。
5.重复实验几次，取平均值作为薄透镜的焦距。
实验数据分析通过测量得到的物体与像之间的距离，可以利用透镜成像公式计算出薄透镜的焦距。
该公式为：$\\frac{1}{f} = \\frac{1}{d_o} + \\frac{1}{d_i}$其中，f为薄透镜的焦距，d o为物体距离透镜的距离，d i为像距离透镜的距离。
结论通过本实验，我们成功测量了薄透镜的焦距，并掌握了测量方法和原理。
薄透镜的焦距是一个重要的光学参数，在许多光学应用中具有重要意义。
熟练掌握焦距的测量方法，可以为我们更深入地理解光学现象提供帮助。
希望本实验对于探索光学世界有所帮助。
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实验25 薄透镜焦距的测定
教学目标
重点与难点
实验内容
教学过程设计
一。
讨论
1．本实验介绍的测量薄凸透镜的方法有几种？请画出光路图。
本实验介绍的测量薄凸透镜的方法有：
（1）自准直法
光路图如下图所示。
当物体A处在凸透镜的焦距平面时，物A上各点发出的光束，经透镜后成为不同方向的平行光束。
若用一与主光轴垂直的平面镜将平行光反射回去，则反射光再经透镜后仍会聚焦于透镜的焦平面上，此关系就称为自准直原理。
所成像是一个与原物等大的倒立实像A′。
所以自准直法的特点是，物、像在同一焦平面上。
自准直法除了用于测量透镜焦距外，还是光学仪器调节中常用的重要方法。
自准直法
（2）物距像距法
光路图如下图所示。
因为凸透镜可以成实像，所以可以测出物距u和像距v后，代入透镜成像公式即可算出凸透镜的焦距。
（３）贝塞尔法（共轭成像法）
光路图如下图所示。
由凸透镜成像规律可知，如果物屏与像屏的相对位置l 保持不变，而且l >4f ，当凸透镜在物屏与像屏之间移动时，可实现两次成像。
透镜在x 1位置时，成倒立、放大的实像，；透镜在x 2位置时，成倒立、缩小的实像。
实验中，只要测量出光路图中的物屏与像屏的距离l 和透镜两次成像移动的距离d ，代入下式就可算出透镜的焦距。
22
4l d f l
-=
2． 如何测量凹透镜的焦距？
凹透镜是发散透镜，所成像为虚像，不能用像屏接收。
为了测量凹透镜的焦距，常用辅助凸透镜与之组成透镜组，使能得到能用像屏接收的实像。
其测量原理如下光路图所示。
实物AB 经凸透镜L 1成像于A ′B ′。
在L 1和A ′B ′之间插入待测凹透镜L 2，就凹透镜L 2而
言，虚物A ′B ′又成像于A ″B ″。
实验中，调整L 2及像屏至合适的位置，就可找到透镜组所成的实像A ″B ″。
因此可把O 2A ′看为凹透镜的物距u ，O 2A ″看为凹透镜的像距v ，则由成像公式可得 111u v f
-+= （虚物的物距为负） u v f u v ⋅=
- 由于u < v ，求出的凹透镜L 2的焦距f 为负值。
3．实验测试前，如何调整“共轴等高”？
可分两步进行。
①粗调：
先将透镜等元器件向光源靠拢，调节高低、左右位置，凭目视使光源、物屏上的透光孔中心、
透镜光心、像屏的中央大致在一条与光具座导轨平行的直线上，并使物屏、透镜、像屏的平面与导轨垂直。
测量凹透镜焦距 O 2 L
②细调：
利用透镜二次成像法来判断是否共轴，并进一步调至共轴。
当物屏与像屏距离大于4f 时，沿光轴移动凸透镜，将会成两次大小不同的实像。
若物的中心P
偏离透镜的光轴，则所成的大像和小像的中心P ′和P ″将不重合，但小像位置比大像更靠近光轴（如下图所示）。
就垂直方向而言，如果大像中心P ′高于小像中心P ″，说明此时透镜位置偏高（或物偏低），这时应将透镜降低（或把物升高）。
反之， 如果P ′低于P ″，便应将透镜升高（或将物降低）。
调节时，以小像的中心位置为参考，调节透镜（或物）的高低，逐步逼近光轴位置。
当大像中心P ′与小像中心P ″重合时，系统即处于共轴状态。
当有两个透镜需要调整（如测凹透镜焦距）时，必须逐个进行上述调整，即先将一个透镜（凸）调好，记住像中心在屏上的位置，然后加上另一透镜（凹），再次观察成像的情况，对后一个透镜的位置上下、左右的调整，直至像中心仍旧保持在第一次成像时的中心位置上。
注意，已调至同轴等高状态的透镜，在后续的调整、测量中绝对不允许在变动。
4．实验中，用什么测量方法确定清晰像的位置？
能够正确判断成像的清晰位置是光学实验获得准确结果的关键，为了准确地找到像的最清晰位置，可采用左右逼近法读数。
先使像屏从左向右移动，到成像清晰为止，记下像屏位置，再自右向左移动像屏，到像清晰再记录像屏位置，取其平均作为最清晰的像位。
二、预习检查提问问题：
1．本实验指导书介绍了几种测量透镜焦距的方法？
2．什么是“自准直法”？它的光路成像有什么特点？
3．实验中，“同轴等高”调节可用什么方法进行细调的？
4．用什么方法确定清晰像的位置？
5．你设计的数据记录表格能体现“左、右逼近法”判断清晰像位置的思想吗？
6．已知凸透镜焦距为f ，要用此透镜成一物体放大的实像，物体应放在离透镜中心多远的地方？成缩小的实像时，物体又应放在多远的地方？
三．课后思考题
1．用自准直法测凸透镜的焦距时，平面镜M 起什么作用？M 离透镜远近不同，对成像有无影响？
提示：没有平面反射镜能不能在物屏上成像？平面反射镜的远近对所成像的清晰度和亮度有没有影响？
2．从“自准直法”光路图，我们知道，物距、像距和焦距三者是相等的，如果把三个量代入透镜成像公式会出现什么情况？满足薄透镜成像公式吗？请给予解释。
3．为何在测凹透镜焦距时，先使凸透镜成一缩小的实像？当放上凹透镜后，这个像位于凹透镜的焦点之外还是之内？为什么？
4．使用1字物屏、平面反射镜、凸透镜、白屏各一块，设计一个用自准直法测量凹透镜的实验，作出光路图，写出实验原理。
提示：依据自准直法的成像特点和借助凸透镜测凹透镜焦距的方法。
5．在“贝塞尔法”测量中，为什么要求l 〉4f ，等于或小于行不行？请给予解释。
提示：从光路图有u +v = l ，把此式联立透镜成像公式，消去变量u ，解出v 的表达式来分析。
6．如何推出“贝塞尔法”测量的透镜焦距f 的计算公式？
提示：根据上题可得到u 1=v 2和u 2=v 1，然后根据光路图可求出u 1=（l-d ）/2和v 1=l -u 1=（l+ d ）/2，最后代入成像公式并整理便可得到f 的实验测量公式（4-25-2）。
7．在应用“共轭法”测量凸透镜焦距时，要求l 〉4f ，那么l 大多少才好？是不是越大越好？ 提示：根据“共轭法”测量透镜焦距f 的计算公式，求出不确定度传递公式来分析。
P ′ P ″。