透鏡焦距測量及光學(xué)設(shè)計(jì)

1、-PAGE . z.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱： 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)名稱： 透鏡焦距測量與光學(xué)設(shè)計(jì) 學(xué)院： 化學(xué)學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 應(yīng)用化學(xué)164班 學(xué)生： 家玲 *： 5503216130 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： 物理實(shí)驗(yàn)樓609 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 第三周星期一下午15:45點(diǎn)開場 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.觀察薄凸透鏡、凹透鏡的成像規(guī)律；2.學(xué)習(xí)用成像法、共軛法測量凸透鏡焦距；用成像法測量凹透鏡焦距；3.觀察透鏡的像差。4.通過實(shí)驗(yàn)掌握望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡的根本原理，并在導(dǎo)軌和光座上用透鏡自組望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡。5.通過實(shí)際測量，了解顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的主要光學(xué)參量。6.了解視覺放大率的概念并學(xué)習(xí)其測量方法。二、實(shí)驗(yàn)原理： 凸透鏡焦

2、距的測量成像法在近軸光線的條件下，薄透鏡成像的高斯公式為 1/s1/s=1/f擋將薄透鏡置于空氣中時(shí)，則焦距為： f=-f=ss/s-sf為像方焦距，f為物方焦距，s為像距，s為物距。 式中的各線距從透鏡中心光心量起，與光線行進(jìn)方向一致為正，反之為負(fù)，如下圖.假設(shè)在實(shí)驗(yàn)中分別測出物距s和像距s,即可求出該透鏡的焦距f，但應(yīng)注意:測得量需添加符號(hào)，求得量則根據(jù)求得結(jié)果中的符號(hào)判斷其物理意義。 2.共軛法使物與屏間的距離D4f并保持不變，沿光軸方向移動(dòng)透鏡，則必能在像屏上觀察到二次成像.設(shè)物距為s1時(shí)，得放大的倒立實(shí)像；設(shè)物距為s2時(shí)，得縮小的倒立實(shí)像，透鏡兩次成像之間的位移為d，根據(jù)透鏡成像公式

3、，可推得： f=(D2-d2/4D凹透鏡焦距測量成像法 物AB發(fā)出的光線經(jīng)凸透鏡L1后形成一大小適中的實(shí)像AB,然后在L1與AB之間放入待測凹透鏡L2，就能使虛物AB產(chǎn)生一實(shí)像AB,分別測出L2到AB和AB之間的距離s2,s2即可求出焦距f2.顯微鏡原理：由于經(jīng)過物鏡和目鏡的兩次放大，顯微鏡總的放大率應(yīng)是物鏡放大率和目鏡放大率e的乘積，即=-e,其中D=250mm是明視距離。望遠(yuǎn)鏡原理：.開普勒望遠(yuǎn)鏡由兩個(gè)凸透鏡組成，物鏡的像方焦點(diǎn)與目鏡的像方焦點(diǎn)重合，如下圖，望遠(yuǎn)系統(tǒng)的垂軸放大率僅僅取決于望遠(yuǎn)系統(tǒng)的構(gòu)造參量，與物距無關(guān)，即=-.伽利略望遠(yuǎn)鏡：伽利略望遠(yuǎn)鏡是由薄凸透鏡和厚凹透鏡組成，物鏡的像方

4、焦點(diǎn)與目鏡的像方焦點(diǎn)重合。實(shí)驗(yàn)儀器：光具座、凸透鏡、凹透鏡、光源、物屏、平面反射鏡、水平尺和濾光片等。透鏡40mm，200mm各一件。四、實(shí)驗(yàn)容和步驟：1.成像法測凸透鏡的焦距從透鏡中心光心量起，與光線行進(jìn)方向一致為正，反之為負(fù)，在實(shí)驗(yàn)中分別測出物距s和像距s,即可求出該透鏡的焦距f。共軛法測凸透鏡的焦距粗測凸透鏡焦距，取D4f并保持不變.調(diào)節(jié)箭矢中點(diǎn)與透鏡共軸，并且應(yīng)使透鏡光軸盡量與光具座導(dǎo)軌平行，往復(fù)移動(dòng)透鏡并仔細(xì)觀察，成像清晰時(shí)讀數(shù)，使物與屏間的距離D4f并保持不變，沿光軸方向移動(dòng)透鏡，則必能在像屏上觀察到二次成像.設(shè)物距為s1時(shí)，得放大的倒立實(shí)像；設(shè)物距為s2時(shí)，得縮小的倒立實(shí)像，重復(fù)

5、操作取平均值。3.成像法測凹透鏡焦距先使物AB發(fā)出的光線經(jīng)凸透鏡L1后形成一大小適中的實(shí)像AB,然后在L1與AB之間放入待測凹透鏡L2，就能使虛物AB產(chǎn)生一實(shí)像AB,分別測出L2到AB和AB之間的距離s2,s2即可求出焦距f2.1設(shè)計(jì)放大倍率為4的開普勒望遠(yuǎn)鏡，并對(duì)其放大率進(jìn)展實(shí)際測量。設(shè)計(jì)放大倍率為4的伽利略望遠(yuǎn)鏡，并對(duì)其放大率進(jìn)展實(shí)際測量。設(shè)計(jì)一視放大率為15的顯微鏡，目鏡焦距50mm，并對(duì)其放大率進(jìn)展實(shí)際測量。五、數(shù)據(jù)記錄與處理1.成像法測凸透鏡的焦距物A透鏡O 像A 焦距f平均焦距f厚透鏡121.12108.3899.405.275.25121.12110.28100.155.2112

6、1.12111.3199.885.28 薄透鏡127.7596.6639.9020.0920.10127.7593.9844.1020.14127.7590.3247.0420.072.共軛法測凸透鏡的焦距物A(cm)透鏡o第一次位置透鏡o第二次位置像Acm焦距f(cm)平均焦距fcm厚透鏡127.75120.50101.1594.405.535.51127.75120.8597.4890.905.50127.75121.1591.7585.385.49薄透鏡127.7596.3573.2040.8420.1920.28127.7597.4865.8235.6820.30127.7598.40

7、59.9231.0020.363.成像法測凹透鏡的焦距物A(cm)輔助凸透鏡O1cm像A、(cm)被測凹透鏡O2cm像A、cm焦距fcm平均焦距f(cm)厚透鏡130.0090.0048.0050.9541.524.294.40130.0094.0046.2749.1242.054.77130.0095.0047.4850.6337.314.13薄透鏡130.00100.0035.9041.2026.008.1410.17130.0094.0046.2752.7237.8211.37130.0091.0048.0053.9241.1011.00不確定度的計(jì)算：誤差分析1.薄凹透鏡測量相對(duì)不確定度較大的原因科能是在測量時(shí)沒有移動(dòng)到最清晰的像就開場讀數(shù)，導(dǎo)致得到的焦距與其他兩組的相差較大，則相對(duì)不確定書也較大。2.沒有標(biāo)準(zhǔn)的平行光源。3.透鏡對(duì)于不同頻率的光,焦距不同。4.光具座的標(biāo)尺本身有誤差，并且讀數(shù)也會(huì)造成誤差。5.