实验一：用自准法测薄凸透镜焦距
薄透镜的实验报告
一、实验目的1. 了解薄透镜的基本成像规律。
2. 掌握光学系统的共轴调节方法。
3. 学会使用自准直法、物距-像距法测量薄凸透镜的焦距。
4. 了解凹透镜的成像特性。
二、实验原理薄透镜的成像规律可以通过透镜成像公式描述：\[ \frac{1}{f} = \frac{1}{u} + \frac{1}{v} \]其中，\( f \) 为透镜的焦距，\( u \) 为物距，\( v \) 为像距。
自准直法是利用透镜将发散光会聚为平行光，通过反射后再会聚，从而确定透镜的焦距。
物距-像距法是利用透镜成像公式，通过测量物距和像距来计算焦距。
凹透镜对光线具有发散作用，当物体位于凹透镜的焦点之外时，所成的像是虚像。
三、实验仪器1. 薄凸透镜2. 凹透镜3. 自准直仪4. 平面反光镜5. 白炽光源6. 狭缝架7. 物屏8. 刻度尺9. 记录本四、实验步骤1. 共轴调节：将白炽光源、狭缝架、薄凸透镜和物屏依次放置在实验桌上，调整光源和狭缝架的位置，使狭缝光线垂直照射到薄凸透镜上，并通过调节透镜和物屏的位置，使成像清晰。
2. 自准直法测量焦距：- 将平面反光镜放置在薄凸透镜的另一侧，调整其角度，使光线经过透镜后反射回狭缝架上。
- 移动薄凸透镜，使狭缝架上的像与狭缝对齐，此时物距等于焦距，记录薄凸透镜的位置。
- 重复上述步骤三次，求平均值。
3. 物距-像距法测量焦距：- 将物屏放置在薄凸透镜的一侧，调整其位置，使成像清晰。
- 使用刻度尺测量物距和像距，记录数据。
- 重复上述步骤三次，求平均值。
- 根据透镜成像公式计算焦距。
4. 凹透镜成像实验：- 将凹透镜放置在白炽光源和狭缝架之间，调整其位置，使成像清晰。
- 使用刻度尺测量物距和像距，记录数据。
- 分析凹透镜的成像特性。
五、实验结果与分析1. 自准直法测量焦距：- 平均焦距：\( f_{avg} = 0.15 \) m- 测量误差：\( \Delta f = 0.01 \) m2. 物距-像距法测量焦距：- 平均焦距：\( f_{avg} = 0.15 \) m- 测量误差：\( \Delta f = 0.01 \) m3. 凹透镜成像实验：- 成像为虚像，且成像位置与物体位置相反。
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。
薄凸透镜焦距的测定（附有数据）
薄凸透镜焦距的测定（附有数据）薄凸透镜焦距的测定摘要：薄凸透镜焦距的测定主要可以有⾃准法，物距像距法，共轭法来测定。
讨论了焦距误差的计算⽅法,讨论了各种⽅法的优缺点，清晰像位置判断不确定所引⼊的测量误差,同时分析了改变物距对透镜焦距测量不确定度的影响。
关键词：左右逼近法，同轴等⾼，共轭法，⾃准法，物距像距法，误差分析。
引⾔：凸透镜是各种光学元件中最基本的成像元件,⽽透镜最重要的参量就是它的焦距。
测量焦距常⽤的⽅法有物距像距法(⾼斯法)、共轭法、⾃准直法、辅助透镜法等,各⽅法适⽤的条件不同,测量精度也各不相同,其焦距测量的误差讨论也是多种多样。
⼀、实验任务：1、了解薄透镜的成像规律；2、掌握光学系统的共轴调节；3、⽤⾃准法、物距像距法、共轭法测定薄凸透镜的焦距。
⼆、实验仪器：GY-1型溴钨灯⼀个，凸透镜L，物屏P⼀块，像屏⼀块，平⾯镜M，⼀维平移底座若⼲，三维平移底座，直尺三、实验原理：A、⾃准法原理：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。
优点：物，像在同⼀焦平⾯上。
操作简单，常⽤作粗测。
缺点：误差⼤。
B、物距像距法缺点：很难确定屏在哪个位置时像最清晰，往往是把屏前后移动，在⼀个较⼤的范围内像的清晰程度都相差不多，像距v很难测准确．⽽且由于光⼼的位置不确定，会造成物距和像距都测不准确，从⽽测出的焦距误差很⼤。
C、共轭法原理：物与像屏之间的距离设为L，⼤于4倍焦距时，薄透镜在物与像屏之间移动时有两个位置O1、O2可以在屏上成像，在O1位置时成放⼤的实像，在O2位置时成缩⼩的实像，O1、O2之间的距离记为d，则透镜的焦距f可以由L、s两个量得到。
五、实验内容：仪器同轴等⾼的调节(1)粗调：先将物、透镜、像屏等⽤底座固定好以后，再将它们靠拢，⽤眼睛观察调节⾼低、左右，使它们的中⼼⼤致在⼀条和导轨平⾏的直线上，并使它们本⾝的平⾯互相平⾏且与光轴垂直。
全国中学生物理竞赛实验报告模板：薄透镜焦距的测定物理实验报告
实验名称：薄透镜焦距的测定2.成像法在近轴光线的条件下，薄透镜成像的高斯公式为1 s′−1s=1f′当将薄透镜置于空气中时，则焦距为：f′=−f=ss′s−s′式中f′为像方焦距，f为物方焦距，s′为像距，s为物距。
式中的各线距均从透镜中心（光心）量起，与光线行进方向一致为正，反之为负，如图所示。
若在实验中分别测出物距s和像距s′，即可用式求出该透镜的焦距f′。
但应注意:测得量须添加符号，求得量则根据求得结果中的符号判断其物理意义。
3.共轭法共轭法又称为位移法、二次成像法或贝塞尔法。
如图所示，使物与屏间的距离D>4f并保持不变，沿光轴方向移动透镜，则必能在像屏上观察到二次成像。
设物距为s1时，得放大的倒立实像；物距为s2时，得缩小的倒立实像，透镜两次成像之间的位移为d，根据透镜成像公式，可推得：f′=D 2−d2 4D物像公式法、自准法都因透镜的中心位置不易确定而在测量中引进误差。
而共轭法只要在光具座上确定物屏、像屏以及透镜二次成像时其滑块移动的距离，就可较准确地求出焦距f′。
这种方法无需考虑透镜本身的厚度，测量误差可达到1%。
操作要领：粗测凹透镜焦距，方法自拟。
取D大于4f′。
调节箭矢中点与透镜共轴，并且应使透镜光轴尽量与光具座导轨平行。
往复移动透镜并仔细观察，成像清晰时读数。
重复多次取平均值。
（二）凹透镜焦距的测定成像法（辅助透镜法）如图所示，先使物AB发出的光线经凸透镜L1后形成一大小适中的实像A′B′，然后在L1和A′B′之间放入待测凹透镜L2，就能使虚物A′B′产生一实像A′′B′′。
分别测出L2到A′B′和A′′B′′之间距离s2、s2′，根据式f′=−f=ss′即可求出L2的像方焦距f2′。
s−s′。
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。
《工程光学》实验报告完整版(含答案)
本科生实验报告实验课程工程光学学院名称核技术与自动化工程学院专业名称测控技术与仪器学生姓名苏语稻香学生学号指导教师实验地点6C803实验成绩二〇一八年四月二〇一八年六月填写说明1、适用于本科生所有的实验报告（印制实验报告册除外）；2、专业填写为专业全称，有专业方向的用小括号标明；3、格式要求：①用A4纸双面打印（封面双面打印）或在A4大小纸上用蓝黑色水笔书写。
②打印排版：正文用宋体小四号，1.5倍行距，页边距采取默认形式（上下2.54cm，左右2.54cm，页眉1.5cm，页脚1.75cm）。
字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）；页码用小五号字底端居中。
③具体要求：题目（二号黑体居中）；摘要（“摘要”二字用小二号黑体居中，隔行书写摘要的文字部分，小4号宋体）；关键词（隔行顶格书写“关键词”三字，提炼3-5个关键词，用分号隔开，小4号黑体)；正文部分采用三级标题；第1章××(小二号黑体居中，段前0.5行)1.1 ×××××小三号黑体×××××（段前、段后0.5行）1.1.1小四号黑体（段前、段后0.5行）参考文献（黑体小二号居中，段前0.5行），参考文献用五号宋体，参照《参考文献著录规则（GB/T 7714－2005）》。
实验一透镜焦距测量和光学系统基点的测定一、实验目的1.掌握简单光路的分析和调整方法。
2.了解、掌握自准法、位移法测量凸透镜焦距的原理及方法。
3.了解透镜组节点的特性，掌握测透镜组节点的方法。
二、实验任务1.自准法测薄凸透镜焦距f2.用位移法测薄凸透镜焦距f3.测量透镜组节点和焦距。
三、实验内容1.自准法测薄凸透镜焦距f1.1实验原理将物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于透镜的前焦平面上，得到一个大小与原物相同的倒立实像A´B´。
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实验一 用自准法测薄凸透镜焦距
一、实验目的
1、掌握光的可逆性原理测透镜焦距的方法。
2、掌握光的可逆性原理的光路调节。
二、实验仪器与装置
1、白光源 S (GY -6) 6、二维调节架 (SZ -07)
2、物屏 P (SZ -14) 7、二维平移底座 (SZ -02)
3、凸透镜 L(T -GSZ -A10，f '=190mm) 8、三维平移底座 (SZ -01)
4、二维调节架 (SZ -07) 9、通用底座 (SZ -04)
5、平面镜 M (T -GSZ -A16) 10、通用底座 (SZ -04)
三、实验原理
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，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于原物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 。
四、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。
分别记下P 和L 的位置 ，则焦距为21a f a a '=-
3、将透镜转过180记下P 和L 的位置12,b b 则焦距为21b f b b '=-
4、综合焦距为
2a b f f f ''+'= 五、实验步骤 1沿米尺装妥各器件，并调至共轴。
2开启光源，移动L 和M ，直至在物屏上获得镂空图案的倒立实像。
3调M 和L 的俯仰和左右并前后微动L ，
使像最清晰且与物屏图案等大倒立的实像。
4分别记下P 和L 的位置
； 12,a a 12,a a 180
5将P 和L 都转 之后（不动底座），重复做前4步； 6记下P 和L 新的位置 ； 7计算： ； ， 21b
f b b '=- 2a b f f f ''+'= 六、实验数据及处理
次数n
物屏位置 透镜位置 焦距 平均值 1
2
3
4
5
七、实验注意事项
1、调共轴时，应先用目测粗调，调节速度可更快一点。
2、物面、透镜面、平面镜三个平面相互平行且垂直光轴。
3、注意读数应以器件的中心为标准。
八、实验讨论思考题
1、如何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。
2、透镜转过180°后，所测焦距是否一样？为什么？
3、能否用自准直法测凹透镜的焦距？能，请说明原理和测量方法。
12,b b 21a f a a '=-。