通过物距-像距法测量凹透镜的焦距

实验3通过物距-像距法测量凹透镜的焦距

首先，实验目的

1. 学习通过物距-像距法测量凹透镜的焦距

2. 掌握光学元件的简单光路分析和高同轴度调整的方法

3. 熟悉光学实验的操作规则

4. 验证镜头成像公式，并从灵敏度的角度了解镜头成像公式的近似值

第二个实验原理

因为凹透镜是发散透镜并且在真实物体上形成虚像，所以难以直接测量凹透镜的物距和像距. 为了测量凹透镜的焦距，我们只能将带有凸透镜的倒置实像用作凹透镜的虚物，才能测量虚物的位置. 凹透镜可以形成虚拟物体的真实图像，并且可以测量真实图像的位置以使得真实图像能够被图像屏幕接收. 测量原理如下图3-1所示.

通过凸透镜L 1将真实物体AB成像在A'B'上. 要测量的凹透镜L 2插入在L 1和A'B'之间. 对于凹透镜L 2，虚拟物体A'B'被成像在A“ B”上. 在实验中，通过将L 2和图像屏幕调整到合适的位置，可以找到由镜头组形成的真实图像A“ B”. 因此，O 2A′可以看作是凹透镜的物距u，O 2A″可以看作是凹透镜的像距v，可以通过成像公式得到:

111u v f

-+ =（3-1）u v f u v？=

-（3-2）由于u

三，主要工具和消耗品

1: 白光源S 7: 图像屏幕（SZ -13）

2: 对象屏幕（SZ -14）8: 普通基座（SZ -04）

图3-1测量凹透镜O 2 2的焦距

3: 凸透镜（70mm f =，带光圈）9: 升降调节座（SZ -03）

4: 镜头支架（SZ -08）10: 升降调节座（SZ -03）

5: 凹透镜11: 普通底座（SZ -04）

6: 镜头支架（SZ －08）12: 普通底座（SZ －04）

第四，实验内容和步骤（设计项目可能没有此项目）

图3-2

图3-3

1. 当由面光源照射的物屏P1通过凸透镜L1在图像屏P2上形成清晰图像时，P1和P2之间的距离略大于凸透镜的焦距的4倍. 记下导轨上L1和P2的位置读数.

2. 在凸透镜和图像屏幕之间添加要测量的薄型凹透镜L2，调整轴，然后将图像屏幕再移动一点，直到屏幕上出现清晰的图像. 在图像屏幕上写下L2和P2'的位置读数.

3. 以L2P2'距离为物距u-，以L2P2距离为像距v'，并将其值代入公式

1/1/1 / u v f + =，计算被测镜头的焦距.

五焦距物距像距，数据处理和分析

1. 分析实验结果并讨论错误原因；

2. 在自制表格中记录实验数据.

f 1

f 2

v 2

v 1

u 1

u 2 A

BA'

B'B''A``

F凸F凹L 1 L 2

六，实验笔记

1. 凹透镜支架需要二维可调支架，以便于左右调整，并确保透镜中心在由物镜和凸透镜确定的光轴上.

2. 光学组件应轻拿轻放，避免振动和爆震，以免损坏.

3. 为了区分凸透镜和凹透镜，您可以拿着镜子并看书. 放大率是凸透镜，而收缩率是凹透镜. 切勿用手触摸光学元件的光学表面（例如镜头的镜面）. 光学表面（例如毛玻璃表面）. 禁止在光学组件上讲话，咳嗽或打喷嚏焦距物距像距，以防止结垢.

4. 当灰尘和污垢附着在光学表面上时，请勿独自操作（请勿用手，布或纸擦拭）. 您应该向老师解释并在老师的指导下进行处理.

七个思考问题

1. 在实验中，使用哪种测量方法确定清晰图像的位置？

2. 镜头成像公式

1

'

'

=

+

s

f

s

f

成立的条件是什么？为什么要调整光学系统同轴？

3. 实验前如何调整“同轴等高”？

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