实验一用自准法测薄凸透镜焦距
一、实验目的
1、掌握简单光路的分析和调整方法
2、了解、掌握自准法测凸透镜焦距的原理及方法
3、掌握光的可逆性原理测透镜焦距的方法
4、掌握光的可逆性原理的光路调节
二、实验原理
（一）光的可逆性原理
当发光点（物）处在凸透镜的焦平面时，它发出的光线通过透镜后将成为一束平行光。

若用与主光轴垂直的平面镜将此平行光反射回去，反射光再次通过透镜后仍会聚于透镜的焦平面上，其会聚点将在发光点相对于光轴的对称位置上。

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，实验原理见图1-1
图1-1
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。

（二）自准法
如图1-2所示，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′。

此时，物屏到透镜之间的距离就等于透
镜的焦距f。

自准法测薄透镜焦距光路图1-2 图
三、主要仪器及耗材
1：白光源S（GY-6A）6：三维调节架(SZ-16)
2：物屏P （SZ-14）7：二维平移底座(SZ-02)
′=190 mm）8：三维平移底座(SZ-01) f：凸透镜3L （4：二维架（SZ-07）或透镜架（SZ-08）9-10：通用
5：平面镜M底座（SZ-04）
四、实验内容和步骤
（一）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a、a；则焦距21,?a?af 为：1a20,?b?fb；则焦距为180b，记下P和L的位置b、
3、将透镜转过2112b,,)?(ff,ba?f
4、综合焦距为：2（二）实验步骤
1、光路如图1-3所示，先对光学系统进行共轴调节，实验中，要求平面镜垂直于导轨；
2、移动凸透镜，直至物屏上得到一个与物大小相等，倒立的实像；
3、调M镜，并微动L，使像最清晰且与物等大（充满同一圆面积）；
4、分别记下P和L的位置a、a；21
5、将P和L都转1800之后，重复做前4步；
6、记下P和L新的位置b、b；21,,?b?aa?fbf?；
7、计算：1ba122,,)f(f?,ba f?
2
图1-3 实验装置图
五、数据处理与分析
1、实验数据记录，也可自拟表格；1-1表
2、按表格中所列各项利用高斯公式计算出透镜的焦距。

求出f及f￣后计算标准误差写成f=f±△f形式；
3、分析实验结果，讨论误差形成原因。

表1-1 自准法单位：厘米
f=__ ___±__ _cm E=______%
f六、实验注意事项
１、使用光学元器件要注意问题。

例如，光学器件的镜面不要用手触及，光学器件易碎，要轻拿轻放，用完后光学器件要规整、整齐，放回原处等。

2、调共轴时，应先用目测粗调，调节速度可更快一点。

3、物面、透镜面、平面镜三个平面相互平行且垂直光轴。

4、注意读数应以器件的中心为标准。

七、思考题
1、自准法测凸透镜焦距时，实验条件是什么？成像特点是什么?
2、如果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。

3、透镜转过180°后，所测焦距是否一样，为什么？
、自准法有哪些应用？5．
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