1.凸透镜焦距测量ppt课件
凸透镜成像规律》PPT课件
一倍至二倍焦距之间
倒立放大实像
当物体位于凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间时，会在透镜另一侧形成倒立、放大的实像。这个成像规律常用于投影仪和幻 灯机。
一倍焦距以内
正立放大虚像
当物体位于凸透镜的一倍焦距以内时，会在透镜同侧形成正立、放大的虚像。这个成像规律常用于放 大镜。
04 凸透镜成像规律的应用
照相机的工作原理
对于任意一点发出的光线，只有经过 凸透镜后经过另一侧的同一点的光线 才被凸透镜会聚。
通过焦点的光线通过凸透镜后平行于 主光轴传播。
03 凸透镜的成像规律
二倍焦距以外
倒立缩小实像
物体位于凸透镜的二倍焦距以外时，会在透镜另一侧的一倍焦距和二倍焦距之间 形成倒立、缩小的实像。这个成像规律常用于照相机和摄像机的镜头。
照相机通过镜头（凸透镜）将景物反 射的光线聚焦在胶片上，形成倒立、 缩小的实像。
照相机的镜头相当于人的眼睛，通过 调节焦距和光圈大小，控制景深和曝 光量，从而得到清晰的照片。
投影仪的工作原理
投影仪通过镜头（凸透镜）将图像光线聚焦在屏幕上，形成 倒立、放大的实像。
投影仪的镜头相当于一个放大镜，通过调节焦距和投影距离 ，控制图像的大小和清晰度。
凸透镜成像规律
汇报人：可编辑
2023-12-24
目录
CONTENTS
• 凸透镜的介绍 • 凸透镜的成像原理 • 凸透镜的成像规律 • 凸透镜成像规律的应用 • 凸透镜成像规律的实验验证
01 凸透镜的介绍
凸透镜的定义
01
凸透镜是一种中间厚、边缘薄的 透镜，能够将光线汇聚到一个焦 点上。
02
凸透镜的形状通常为双曲面，可 以由球面或平面组成。
6. 整理数据
测凸透镜焦距的原理与方法
测凸透镜焦距的原理与方法
测量凸透镜的焦距可以使用以下原理与方法：
原理：
1. 凸透镜的焦距是指透过该透镜的平行光线会汇聚到一点（焦点）。
因此，我们可以利用这一性质来测量焦距。
方法：
1. 使用一束平行光线照射到凸透镜上。
这可以通过使用一个远离的光源（如太阳或聚光灯）来实现。
2. 调整透镜的位置，使得通过透镜的光线汇聚到一点上。
这个点就是透镜的焦点。
3. 若要测量焦距，可以使用一块屏幕或墙壁，将其放置在透镜背后的焦点处。
4. 移动屏幕或墙壁的位置，直到在屏幕上或墙壁上观察到一个清晰的、小而明亮的图像。
这个图像就是通过透镜形成的实像。
5. 使用尺子或测量仪器测量透镜和实像之间的距离。
这个距离就是透镜的焦距。
需要注意的是，测量时要确保光线直线传播，并尽量减少透镜引起的畸变。
测量时还可以重复多次以提高结果的准确性。
实验透镜焦距的测量
实验十七 透镜焦距的测量实验目的：用物距像距法、共轭法求焦距、自准直法求焦距、由辅助透镜成像法求凹透镜焦距四种方法测透镜焦距实验原理：1、物距像距法：如图所示设凸透镜 的焦距为f ，物距为P ，对应像距为'P ，则透镜成像的高斯公式为f p p 111'=-， 得到：''p p pp f -=2、共轭法求焦距：取物与屏之间的距离L 大于四倍焦距4f ，此后固定物与屏的位置，移动透镜，则必能在屏上两次成像，如图所示，透镜位于I 时，得到放大像；位于II 时得到缩小像，透镜在两次成像之间的位移为d ，根据透镜公式，对于位置I 而言，()'21p d L p ---=，'2'1p d p +=则：()Lp d p d L f )('2'2+--=对于位置II 而言，'2'22)(p p L p =--=，像距则： Lp p L f '2'2)(-=解得：2'2dL p -=，故：L d L f 422-=3、自准直法求焦距：如图所示，当光源P 作为物 放在 透镜L 的第一焦平面内时，由P 发出的光经透镜后将成为平行光，如果在透镜后面放一与透镜光轴垂直的平面反射镜M ，则平行光经M 反射后将沿原来的路径反方向进行，并成像于P 点，P 与L 之间的距离，就是透镜的焦距f 。
4、由辅助透镜测凹透镜的焦距：对于凹透镜，因 为实物不能得到实像，所以不能用白屏接取像的方法求得焦距，可以利用辅助透镜成像的方法求得焦距。
物P 经凸透镜'P ，在'P 和1L 间放上待测凹透镜L ，就L 而言，虚像'P 又成像于''P ，根据公式得，2'111f p p =- 因此，''2p p pp f -=只要测得p, 'p 的绝对值，就可得凹透镜得焦距。
凸透镜成像的规律PPT课件(人教版)
2. 此处的“高度”不可改为“直线”；调节时，应先点燃蜡烛。
3. 清楚像的确定：光屏向前移，烛焰的像变模糊；光屏向后移，
烛焰的像也变模糊，则这个位置就是成清楚像的位置。
感悟新知
知1－讲
4. 移动光屏的方法：每次实验中，应先让光屏贴近凸透镜，再 逐渐远离凸透镜，直至视察到光屏上出现清楚的像(或一直 都没看到清楚的像)，而不能意左右移动光屏。
感悟新知
知识点 2 凸透镜成像规律
知Hale Waihona Puke －讲1. 凸透镜成像规律及其应用
情 况
物距u
像的性质 正倒 大小 虚实
像距v
应用
1 u ＞ 2f
倒
缩小
实
2f＞v＞f
照相机、摄像 机、摄像头
2 u=2f 倒 等大 实
测焦距、微焦
v=2f
摄影
感悟新知
知2－讲
情 况
物距u
像的性质 正倒 大小 虚实 像距v
应用
3 2f＞u＞f
知1－讲
(3)在光具座上做实验时，最好选用焦距为10 cm 左右的凸 透镜。若焦距过大，将无法调节物距和像距。
(4)在探究物距满足f<u<2f 的情况时，物体不能太靠近焦点， 否则像离凸透镜太远，像太大，不能在光屏上呈现。
感悟新知
深度理解:
知1－讲
1. 成像物体为烛焰，利用烛焰进行实验，可以成更清楚的像。
答案：C
感悟新知
知2－练
2-1. [中考·乐山] 如图6 所示， 在“ 探究凸透镜成像的规律”实 验中，下列说法正确的是( C ) A. 将蜡烛移至a处时，移动光屏，可 看见放大、正立的实像 B. 将蜡烛移至b处时，移动光屏，可 看见缩小、倒立的实像 C. 将蜡烛移至c处时，移动光屏，可看见放大、倒立的实像 D. 将蜡烛移至d处时，移动光屏，可看见放大、正立的虚像
物理第3节凸透镜成像的规律精品ppt课件
物距与像距的测量
学生使用测量工具，分别测量物体到凸透镜的距 离（物距）和像到凸透镜的距离（像距），并记 录数据。
成像规律的探究
学生改变物体到凸透镜的距离，观察并记录像的 虚实、大小、正倒等变化，探究成像规律。
小组讨论与问题解答
光线传播路径及特点
光线传播路径
平行于凸透镜主轴的光线经过凸透镜 后会聚于一点，这个点叫做凸透镜的 焦点。
特点
凸透镜对光线有会聚作用，即折射光 线比入射光线更靠近主轴。
焦距、物距和像距概念
01
02
03
焦距（f）
凸透镜光心的距离 称为物距。
像距（v）
像到凸透镜光心的距离称 为像距。
像，目镜负责将像放大到人眼可以观察的大小。
03
其他仪器原理
如摄影镜头、投影仪等，都是利用凸透镜成像规律以及复杂光学系统的
原理，实现特定的成像功能。
现代光学技术发展趋势
微型化
随着微纳加工技术的发展，现代光学 系统正朝着微型化方向发展，实现更 小的体积和更轻的重量。
多功能化
现代光学系统正朝着多功能化方向发 展，实现多种成像功能的集成，如同 时实现拍照、录像、测距等功能。
02
凸透镜成像规律探究
实验器材与步骤介绍
• 实验器材：凸透镜、光源、光屏、尺子等
实验器材与步骤介绍
实验步骤
1. 将光源、凸透镜和光屏依次放置在光具座上，并调整它们的高度，使它们的中心 大致在同一高度。
2. 将光源移动到凸透镜的2倍焦距以外，调整光屏位置，直到在光屏上得到清晰的 像。
实验器材与步骤介绍
显微镜、望远镜等仪器原理剖析
实验15薄凸透镜焦距的测量
实验15 薄凸透镜焦距的测量一、实验目的1.理解不同方法测量透镜焦距的原理。
2.学会光路的搭建和调节方法。
3.掌握平行光管等仪器的使用方法。
二、预习要求１．预习讲义，看懂实验原理。
２．熟悉有关仪器的原理及其使用方法。
三、实验仪器1.光源S、2.物屏P、3.被测凸透镜L、4.二维架或透镜架、5.平面镜M、6.调节支架、7.通用底座、8.照明器、9.平行光管、10.可平移透镜支架、11.测微目镜、12.光具座四、实验原理1．自准法测量薄凸透镜焦距自准法采用光的可逆性原理测量薄凸透镜的焦距。
光的可逆性是指当光线的方向返转时，它将逆着同一路径传播。
实验原理见图1。
图1 自准法测量透镜焦距实验原理图当物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。
本实验采用的实验仪器为1～7，按照图2所示搭建相关实验仪器。
图2自准法测量透镜焦距实验仪器组成图2. 放大率法测量薄凸透镜焦距（1） 平行光管介绍平行光管是一种产生平行光束的仪器，它主要由物镜、分划板和照明器组成，本实验所用的国产550型平行光管的外形如图3所示，其光学系统如图4所示。
图4 平行光管光学系统图分划板位于平行光管物镜的焦平面上，分划板上每一点发出的光经物镜后变成一束平行光。
位于分划板中心A 处（焦点上）发出的光经透镜后成为一束和光轴平行的光，轴外点B 发出的光经透镜后成为一束平行于BOB ’的平行光。
这些平行光束好象来自无限远处，因而也常用来代替无限远处的目标，用以作为瞄准和观测的标记。
取下平行光管的照明部件，换上自准直目镜，此时平行光管成为一个望远系统的自准直平行光管，通过目镜可观察远处的物体。
平行光管配有不同类型的分划板后，可以有不同的用途。
平行光管在光学测量中，是一个基本度量仪器，也是许多光学仪器的基本部件。
分划板是在光学镜片上镀刻各种图案而成。
本实验所用的国产550型平行光管，附有五种分划板，其各图案如图5所示。
光学基础实验--透镜焦距测量不确定度
光学基础实验数据表
一、凸透镜（C 透镜）焦距的测量
1.“物距—像距”法
的不确定度
像距v 的
不确定度
焦距f 的 不确定度
2. 自准法
透镜位置的不确定度
焦距f 的不确定度
注：在进行不确定度计算时，认为测量结果分布满足t 型分布；不考虑物屏和像屏的仪器误差，也不考虑透镜的仪器误差，只计入测量位置的不确定带来的误差。
3. 共轭法
二、凹透镜（D透镜）焦距的测量
注:此表中的物位置是指凸透镜第一次成像的位置；表中像位置是指凹透镜成的像的位置。
2. 自准法
三、景深的测量（用C透镜）
光阑孔径与景深的关系：
四、透镜像差的观测（用C透镜）
1. 观测透镜的色差
红色像的位置：X1 = 蓝色像的位置：X2 =
透镜对红光与蓝光的色差：︱X2- X1︳=
2. 观测透镜的球差
中心孔像的位置：X1 = 边缘环像的位置：X2 =
透镜的球差：︱X2- X1︱=。
透镜焦距的测量
自组望远镜透镜是光学仪器中最基本的器件，常常被组合在其他光学仪器中。
焦距是反映透镜性质的一个重要参数。
因此了解并掌握透镜焦距的测量方法，不仅有助于加深理解几何光学中的成像规律，也有助于加强对光学仪器调节和使用的训练。
另外，光学平台是光学实验中的常用设备，通过本实验还可以了解光学平台的使用方法。
一、实验目的1、通过实验进一步理解透镜的成像规律；2、掌握测量透镜焦距的几种方法；3、掌握和理解光学系统光路调节的方法。
二、实验原理1、薄透镜成像原理及其成像公式在近轴光线条件下，薄透镜的成像公式为111+=（14-1）u v f式中u为物距，v为像距f为焦距，对于凸透镜、凹透镜而言，u恒为正值，像为实像时v为正，像为虚像时v为负，对于凸透镜f恒为正，凹透镜f恒为负。
图14-1 共轭法测凸透镜焦距原理图图14-2 自准直法测凸透镜焦距原理图2、测量凸透镜焦距的原理（1）物距-像距法根据成像公式，直接测量物距和像距，并求得透镜的焦距。
（2） 共轭法（位移法）由图14-1可见，物屏和像屏距离为L （L >4f ），凸透镜在O 1、O 2两个位置分别在像屏上成放大和缩小的像，由凸透镜成像公式，成放大的像时，有111u v f +=，成缩小的像时，有111u D v D f +=+-，又由于 u v D +=，可得224L D f L-=。
（3） 自准法位于凸透镜L 焦平面上的物体AB 上（实验中用一个圆内三个圆心角为060 的扇形）各点发出的光线，经透镜折射后成为平行光束（包括不同方向的平行光），由平面镜M 反射回去仍为平行光束，经透镜会聚必成一个倒立等大的实像于原焦平面上，这时像的中心与透镜光心的距离就是焦距f （如图14-2）。
3、 测量凹透镜焦距的原理（1）自准值法通常凹透镜所成的是虚像，像屏接收不到，只有与凸透镜组合起来才可能成实像。
凹透镜的发散作用同凸透镜的会聚特性结合得好时，屏上才会出现清晰的像（如图14-3所示）。
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变，将透镜在物与屏之间移动，可以找到在两个位置
L、L’ 上，物在屏上都能成清晰的实像。若 L和 L’的
距离为d，则根据物象的
共轭对称性可以得到：
d
f ' l2 d2 4l
S
S”
L
L’
S’
实验测定l和d就可测定 f’
l
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6
实验步骤：
1. 调节各光学元件的同轴等高； 2. 用自准法测凸透镜焦距； 3. 用一次成像法测量凸透镜的焦距； 4. 用二次成像法测量凸透镜的焦距；
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7
注意事项：
1. 注意同轴等高的调节;
2. 有些光具的轴不能固定，要注意随时纠正物平 面和镜平面尽可能与共轴）等。
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8
数据记录与处理：
设计数据记录表格； 计算，得出凸透镜的焦距 f 。
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9
思考题：
1. 分析测焦距时存在误差的主要原因； 2. 共轭法测量凸透镜焦距时，在什么条件
下，物点发出的光线通过由凸透镜能在固 定光屏上两次成实像？
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10
4
实验原理：
2. 单次成像法测量凸透镜焦距 根据凸透镜成像公式：
1 = 1+1 f s s
在一次成像中，
有物距s和像距s’
来确定焦距 f ’。
F1
s
s’
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5
实验原理：
3. 二次成像法（共轭法）测量凸透镜的焦距：
当物体与屏之间的距离 l > 4f’ 时，保持其相对位置不
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3
实验原理：
1.自准法：
焦平面上的物点发 出的光，经过凸透镜折 射以后平行射出，经过 像方放置的主轴垂直的 平面镜反射以后又平行 入射到凸透镜上，凸透 镜对平行入射光再重新 汇集后在焦平面上形成 像点（如右图示） 。
F。
S S’
f
自准直法测量凸透镜焦距
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山西师范大学 物理实验教学中心
凸透镜焦距的测定
光 学 实 验（一）
1
实验目的：
1. 加深对凸透镜成像基本规律的理解。 2. 学习测量凸透镜焦距的几种方法。 3. 掌握光具座上各元件的共轴调节的方法。
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2
实验仪器：
1.光具座，光源（汞灯）； 2. 平面镜，凸透镜； 3. 带箭矢孔的屏（物），白色光屏；