知識創(chuàng)造未來知識創(chuàng)造未來/知識創(chuàng)造未來單透鏡實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夤饩€在透鏡中的傳播規(guī)律掌握單透鏡的位置、像距、物距、焦距等基本概念學(xué)習(xí)利用透鏡成像的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并比較不同情況下成像特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)器材凸透鏡平行光源物體屏幕尺子實(shí)驗(yàn)原理光線在透鏡中的傳播規(guī)律由于光在透鏡內(nèi)的傳播會發(fā)生折射，所以透鏡的折射定律為：$$\\frac{sin\\theta_{1}}{sin\\theta_{2}}=\\frac{n_{2}}{n_{1}}=\\frac{f}{f-d}$$其中，$\\theta_{1}$為入射光線與透鏡的垂線之間的夾角，$\\theta_{2}$為折射光線與透鏡的垂線之間的夾角，n1和n2透鏡成像的基本概念設(shè)物距為s，像距為s’，透鏡的焦距為f$$\\frac{1}{s}+\\frac{1}{s'}=\\frac{1}{f}$$在單透鏡成像實(shí)驗(yàn)中，有以下幾個關(guān)鍵概念需要掌握:物距指物體到透鏡的距離，標(biāo)記為s。像距指像到透鏡的距離，標(biāo)記為s′焦距指透鏡到其焦點(diǎn)的距離，標(biāo)記為f。在實(shí)驗(yàn)中，可以用平行光和透鏡成像得到焦距。放大率指像的高度與物的高度比值，標(biāo)記為V。在實(shí)驗(yàn)中，可以用物、像的高度及測量工具（如尺子）計算得到。實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)裝置本次實(shí)驗(yàn)的裝置如下圖所示：單透鏡實(shí)驗(yàn)裝置圖單透鏡實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)中平行光由燈泡發(fā)出，通過透鏡將平行光聚焦到屏幕上形成像。在不同的位置和距離下，將物體放置在透鏡的前方并記錄像的位置。實(shí)驗(yàn)步驟確定光源的位置，調(diào)整好透鏡位置，使透鏡的光軸與光源所發(fā)射的光線方向一致。先找到透鏡的焦點(diǎn)，采用平行光成像法，將平行光以與透鏡光軸平行的方式入射，觀察到離透鏡最近的成像位置即為焦點(diǎn)。測量透鏡的焦距f，方法是：以焦點(diǎn)為光源，將焦點(diǎn)后方的物體放置在焦點(diǎn)處，調(diào)整屏幕與物體的距離使得像撞擊在屏幕上，測出物體與屏幕的距離s1，利用透鏡公式可得透鏡焦距$f=\\frac{s_{1}}{2}$測量不同物距s下的像距s′根據(jù)透鏡成像公式，計算出實(shí)驗(yàn)中得到的焦距、物距、像距和放大率數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析數(shù)據(jù)記錄及處理本次實(shí)驗(yàn)記錄下了三組數(shù)據(jù)，分別是：物距s/cm像距s′15.541.030.020.550.515.5對于第一組數(shù)據(jù)，已知物距s1=$$\\frac{1}{s}+\\frac{1}{s'}=\\frac{1}{f}$$$$\\frac{1}{15.5}+\\frac{1}{s'}=\\frac{1}{20.5}$$解得像距s1′按照同樣的方式，我們可以計算出第二組數(shù)據(jù)的像距s2′=20.5cm，第三組數(shù)據(jù)的像距計算出每組數(shù)據(jù)的放大率，分別是：$V_{1}=\\frac{H'}{H}=\\frac{6.0}{2.0}=3.0$$V_{2}=\\frac{H'}{H}=\\frac{3.0}{2.0}=1.5$$V_{3}=\\frac{H'}{H}=\\frac{1.5}{2.0}=0.75$其中H為物體高度，H′實(shí)驗(yàn)分析根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果及公式，可以得到以下分析：實(shí)驗(yàn)中采用的是單透鏡成像實(shí)驗(yàn)，得到的數(shù)據(jù)符合透鏡成像公式，驗(yàn)證了光學(xué)規(guī)律。三組數(shù)據(jù)的像距s′隨著物距s從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，物體離透鏡較遠(yuǎn)時成像比較小，成像放大率也小，物體越接近透鏡時成像放大率越大。這說明像的大小隨物體離透鏡的距離而改變，而成像放大率卻不受物距改變的影響。實(shí)驗(yàn)測量的焦距與預(yù)測的理論焦距基本一致，說明實(shí)驗(yàn)操作的正確性以及透鏡成像規(guī)律的正確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)論通過本次實(shí)驗(yàn)，我們理論知識與實(shí)際操作相結(jié)合，學(xué)會了透鏡成像的基本概念與方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合透鏡成像公式，這說明光學(xué)規(guī)