薄透鏡焦距的測(cè)量—光路的調(diào)整及光學(xué)基本參數(shù)的測(cè)量【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．

掌握光路調(diào)整的基本方法；2．學(xué)習(xí)幾種測(cè)量薄透鏡焦距的實(shí)驗(yàn)方法?！緦?shí)驗(yàn)原理】透鏡的厚度相對(duì)透鏡表面的曲率半徑可以忽略時(shí)，稱為薄透鏡。薄透鏡的近軸光線成像公式為 （1） s為物距，s′為像距，f′為像方焦距。其符號(hào)規(guī)定如下：實(shí)物與實(shí)像時(shí)取正，虛物與虛像時(shí)取負(fù)；f為透鏡焦距，凸透鏡取正，凹透鏡取負(fù)。圖1凸透鏡自準(zhǔn)法1．凸透鏡焦距的測(cè)量原理(1)自準(zhǔn)直法 光源置于凸透鏡焦點(diǎn)處，發(fā)出的光線經(jīng)過凸透鏡后成為平行光，若在透鏡后放一塊于主光軸垂直的平面鏡，將此光線反射回去，反射光再經(jīng)過凸透鏡后仍會(huì)聚于焦點(diǎn)上，此關(guān)系稱為自準(zhǔn)原理。如果在凸透鏡的焦平面上放一物體，如圖1所示，其像也在該焦平面上，是大小相等的倒立實(shí)象，此時(shí)物屏至凸透鏡光心的距離便是焦距。圖2實(shí)物成實(shí)像法(2)用實(shí)物成實(shí)像求焦距如圖2所示，用實(shí)物作為光源，其發(fā)出的光線經(jīng)會(huì)聚透鏡后，在一定條件下成實(shí)像，可用白屏接取實(shí)像加以觀察，通過測(cè)定物距和像距，利用（1）式即可算出焦距。圖3共軛法（3）共軛法 如圖3所示，如果物屏與像屏的距離D保持不變，且D>4f，在物屏與像屏間移動(dòng)凸透鏡，可兩次成像。當(dāng)凸透鏡移至O1處時(shí)，屏上得到一個(gè)倒立放大實(shí)象A1B1,當(dāng)凸透鏡移至O2處時(shí)，屏上得到一個(gè)倒立縮小實(shí)象A2B2，由圖2可知，透鏡在O1 （2）透鏡移至O2處時(shí)： （3）由此可得： （4）測(cè)出D和d，即可求得焦距。2．凹透鏡焦距的測(cè)量原理利用虛物成實(shí)像求焦距：圖4 如圖4所示，先用凸透鏡L1使AB成實(shí)象A1B1，像A1B1便可視為凹透鏡L2的物體（虛物）所在位置，然后將凹透鏡L2放于L1和A1B1之間，如果O1A1<∣f2∣，則通過L1的光束經(jīng)L2折射后，仍能形成一實(shí)象A2B2。物距s=O2A1，像距s′=O2A2【實(shí)驗(yàn)儀器】照明光源（鈉光燈）、物屏、白屏、光具座、平面鏡、待測(cè)透鏡等。【實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)】1．光路調(diào)整 由于應(yīng)用薄透鏡成像公式時(shí)，需要滿足近軸光線條件，因此必須使各光學(xué)元件調(diào)節(jié)到同軸，并使該軸與光具座的導(dǎo)軌平行，“共軸等高”調(diào)節(jié)分兩步完成：（1）目測(cè)粗調(diào)：把光源、物屏、透鏡和像屏依次裝好，先將它們靠攏，使各元件中心大致等高在一條直線上，并使物屏、透鏡、像屏的平面互相平行。（2）細(xì)調(diào)：利用共軛法調(diào)整，參看圖2，固定物屏和像屏的位置，使D>4f，在物屏與像屏間移動(dòng)2．凸透鏡焦距的測(cè)量由于實(shí)驗(yàn)中要人為地判斷成像的清晰，考慮到人眼判斷成像清晰的誤差較大，常采用左右逼近測(cè)讀法測(cè)定屏或透鏡的位置，即從左至右移動(dòng)屏或透鏡，直至在物屏或像屏上看到清晰的像，這就是左右逼近測(cè)讀法。(1)自準(zhǔn)直法：參看圖1，平面鏡靠在凸透鏡后，固定物屏位置，采用左右逼近測(cè)讀法測(cè)定透鏡位置，即從左至右移動(dòng)透鏡，直至在物屏上看到與物大小相同的清晰倒像，記錄此時(shí)透鏡的位置；再?gòu)挠抑磷笠苿?dòng)透鏡，直至在物屏上看到與物大小相同的清晰倒像，記錄此時(shí)透鏡的位置。重復(fù)3次。記錄透鏡的位置，計(jì)算焦距。物屏透鏡f（cm）(2)用實(shí)物成實(shí)像法：參看圖2，將物屏、透鏡固定在導(dǎo)軌上，間距大于焦距（可利用自準(zhǔn)法數(shù)據(jù)），利用左右逼近測(cè)讀法，從左至右移動(dòng)像屏找到清晰的圖像，再?gòu)挠抑磷笠苿?dòng)像屏，找到清晰的圖像，重復(fù)3次。記錄此時(shí)物屏、透鏡、像屏的位置，計(jì)算焦距。物屏透鏡像屏s（cm）s′（cm）f（cm）（3）共軛法： 參看圖3，固定物屏和像屏的位置，使D>4f（可利用自準(zhǔn)法數(shù)據(jù)），采用左右逼近測(cè)讀法分別測(cè)定凸透鏡在像屏上成一大一小兩次像的位置，重復(fù)3次,物屏透鏡位置1透鏡位置2像屏D（cm）L（cm）f（cm）3．凹透鏡焦距的測(cè)量（虛物成實(shí)像法：）參看圖4安置好光源、物屏、凸透鏡和像屏，使像屏上形成縮小清晰的像，用左右逼近測(cè)讀法測(cè)定像屏（）的位置，同時(shí)固定物屏和凸透鏡。 在凸透鏡和像屏之間放入凹透鏡，移動(dòng)像屏，直至像屏上出現(xiàn)清晰的像，用左右逼近測(cè)讀法測(cè)定像屏（）的位置，并記錄凹透鏡的位置，重復(fù)3次，計(jì)算凹透鏡的焦距。注意符號(hào)。位置（cm）位置（cm）L2位置（cm）s（cm）s′（cm）f（cm）【注意事項(xiàng)】1．在使用儀器時(shí)要輕拿、輕放，勿使儀器受到震動(dòng)和磨損。2．調(diào)整儀器時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按各種儀器的使用規(guī)則進(jìn)行，仔細(xì)地調(diào)節(jié)觀察，冷靜地分析思考，切勿急躁。3．任何時(shí)候都不能用手去接觸玻璃儀器的光學(xué)面，以免在光學(xué)面上留下痕跡，使成像模糊或無法成像。如必須用手拿玻璃儀器部件