薄透镜焦距的测定课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,NCIT,上海师范大学数理学院,薄透镜焦距的测定,实验简介,本实验了解光学基本元件透镜特性，学习,薄透镜,焦距的测量方法,焦距是薄透镜的光心到焦点的距离，是薄透镜的重要参数之一，物体通过薄透镜而成像的位置及性质（大小、虚实）与其有关。,透镜分类：,凸透镜、凹透镜,生活中的典型应用：,照相机、摄像机、望远镜、显微镜、眼镜,人眼？,凸透镜,进入人眼的光线经晶体（眼珠）折射后在视网膜上成像，人便看到了色彩绚丽的世界。,远处睫状体肌松弛眼珠焦距变大,近处睫状体肌收缩眼珠焦距变小,实验目的,了解薄透镜的成像规律；,掌握光学系统的共轴调节；,掌握薄透镜焦距的常用测定方法，比较其优缺点。,实验仪器,光具座及附件、光源、平面反射镜、物屏、像屏,待测凸透镜、凹透镜,实验原理,薄透镜,是指其厚度比两球面的曲率半径小得多的透镜。,透镜：,凸透镜正透镜或会聚透镜对光线起会聚作用。,凹透镜负透镜或发散透镜对光线起发散作用。,薄透镜成像公式,高斯公式,规定,凸透镜成像规律,（1）自准直法（平面镜法）,当物体,A,处在凸透镜的焦距平面时，物,A,上各点发出的光束，经透镜后成为不同方向的平行光束。,若用一与主光轴垂直的平面镜将平行光反射回去，则,反射光再经透镜后仍会聚焦于透镜的焦平面上,，此关系就称为,自准直原理。,所成像是一个与原物等大的倒立实像,A,。,自准直法的特点是,:,物、像在同一焦平面上。,自准直法除了用于测量透镜焦距外，还是光学仪器调节中常用的重要方法。,实验原理,薄凸透镜焦距的测定方法,（,2,）物距像距法,光路图如图所示。,物屏,P,凸透镜,L,像屏,N,v,u,f,物距像距法,凸透镜能成,实像,测出物距,u,和像距,v,代入透镜成像公式,算出凸透镜的焦距。,实验原理,（,3,）共轭法,(,贝塞尔法、二次成像法、位移法）,光路图如下图所示。,由凸透镜成像规律可知，如果物屏与像屏的相对位置,l,保持不变，而且,l,4,f,，,当凸透镜在物屏与像屏之间移动时，可实现两次成像。,实验原理,透镜在,x,1,位置时，成倒立、放大的实像，,(,黄线,),实验中，只要测量出光路图中的物屏与像屏的距离,l,和透镜两次成像移动的距离,d,，代入右式就可算出透镜的焦距。,（3）共轭法,(,贝塞尔法、二次成像法、位移法）,透镜在,x,2,位置时，成倒立、缩小的实像。,(,蓝线,),凹透镜焦距的测定,凹透镜是发散透镜，所成像为,虚像,，不能用像屏接收。,为了测量凹透镜的焦距，常用辅助凸透镜与之组成透镜组，使能得到能用像屏接收的实像。,其测量原理如下光路图所示。,测量凹透镜焦距,O,1,O,2,A,B,v,L,1,u,B,L,2,A,A,B,实物,AB,经,凸透镜,L,1,成像于,AB,。,在,L,1,和,AB,之间插入待测,凹透镜,L,2,，就凹透镜,L,2,而言，虚物,AB,又成像于,AB,。,实验中，调整,L,2,及像屏至合适的位置，就可找到透镜组所成的实像,AB,。,因此可把,O,2,A,看为凹透镜的物距,u,，,O,2,A,看为凹透镜的像距,v,，则由成像公式可得,（虚物的物距为负）,由于,u,4,f,细调：,若物的中心,P,偏离透镜的光轴，则所成的大像和小像的中心,P,和,P,将不重合，但小像位置比大像更靠近光轴（如下图所示）。,调节时，以小像的中心位置为参考，调节透镜（或物）的高低，逐步逼近光轴位置。当大像中心,P,与小像中心,P,重合时，系统即处于共轴状态。,实验中，用什么测量方法确定清晰像的位置？,能够正确判断成像的清晰位置是光学实验获得准确结果的关键，为了准确地找到像的最清晰位置，可采用左右逼近法读数。,先使像屏从左向右移动，到成像清晰为止，记下像屏位置，再自右向左移动像屏，到像清晰再记录像屏位置，取其平均作为最清晰的像位。,数据处理,表一 自准法,1,2,3,4,5,物像屏位置,x,1,透镜位置,x,2,焦距,f,单位：,cm,表二 物像距法,像的特点,物的位置,x,1,透镜位置,x,2,像的位置,x,3,倒立缩小实像,倒立等大实像,倒立放大实像,次数,物的位置,x1,透镜位置,x,2,透镜位置,x,3,像的位置,x4,1,2,3,表三 共轭法,2,、测量凹透镜的焦距,（,1,）自准法,物经凸透镜后所成像的位置为,x,2,次数,凹透镜位置,x,1,/cm,观察屏位置,x,3,/cm,/cm,1,2,3,/cm,1,、近视眼镜片和远视眼镜片各为何种透镜？,2,、比较测凸透镜焦距所用的方法，哪一种方法准确？,思考题,