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用两次成像法测凸透镜焦距

实验名称
用两次成像法测凸透镜焦距 实验目的
1、掌握位移法测透镜焦距的原理及方法
2、理解透镜的成像特性 实验装置(图2-1)
1:溴钨灯S 2:物屏P (SZ-14) 3:凸透镜L (f ,=190mm ) 4:二维调整架(SZ-07) 5:白屏H (SZ-13) 6:二维调节架(SZ-16) 7:二维平移底座(SZ-02) 8-9:通用底座(SZ-01)
图2-1
实验原理
如果物体和屏的相对位置l 不变,且间距d 大于4f ’时,凸透镜置于物屏之间, 移动凸透镜能在屏上得到两个清晰实象,如图2.1则可以证明透镜焦距为:
l
d l f 42
2-='
图2-1
如图2-1,取物体与像屏之间的距离L 大于4倍凸透镜焦距f ,即L>4f,并保持L 不变。

沿光轴方向移动透镜,则在像屏上必能两次成像。

当透镜在位置I 时屏上将出现一个放大清晰的像(设此物距为u ,像距为v );当透镜在位置II 时,屏上又将出现一个缩小清晰的像(设此物距为u ′,像距为v ′),设透镜在两次成像时位置之间的距离为C ,根据透镜成像公式,可得u= v ′,u ′=v 又从图2-1可以看出:
u v u C L 2='+=-
∴2
C
L u -=
2
2C
L C L L u L v +=
--
='-=' ∴f=uv/(u+v)=[(L-C)/2·(L+C)/2]/L=(L^2
-C^2)/4L...........................
实验内容
1、光学系统共轴的调节。

2、改变物屏间距l ,测出透镜间距d 由l
d l f 42
2-='再计算得透镜焦距。

3、透镜转过180o ,测l ,d ,计算f ’ 实验步骤
1)按图2-1沿米尺布置各器件并调至共轴 ;
2)紧靠米尺移动L ,使被照亮的物体在屏H 上成一清晰的放大像,记下 L 的位 置a 1和P 与H 间的距离l ;
3)再移动L ,直至在像屏上成一清晰的缩小像,记下L 的位置a 2 ;
4)将P 、L 、H 转180°
(不动底座),重复做前3步,又得到L 的两个位置b 1、 b 2 ; 5)计算:
12a a d a -=;
12b b d b -=
()
l
d l f a
a
422
,
-=
; ()
l d l f b b
42
2
,-=
待测透镜焦距:2
,,,
b a f f f +=
实验记录
物屏P= cm 白屏H= cm L= cm
实验数据处理
1)、由公式可得: 12a a d a -== cm ()
l
d l f
a
a
422
,-=
= 2)、当透镜转过1800后 12b b d b -== ()
l
d l f
a
a
422
,-=
= 3)、待测透镜焦距:
2
,
,,
b a f f f +==
误差分析。

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