課程名稱應用光學題目名稱檢測透鏡焦距的方式及原理姓名**股檢測透鏡的方式及原理摘要：透鏡是光學儀器中最基本的光學器件，而焦距是透鏡的重要熱阻之一。本文介紹了三種檢測凸透鏡和凹透鏡焦距的實驗方式，分別是自準直法，貝塞爾法，透鏡成像公式法。關鍵詞：焦距自準直法透鏡成像公式法一：自準直法光線通過坐落目鏡焦平面的分劃板后，經目鏡產生平行光。平行光被垂直于光軸的反射鏡反射回去凸透鏡成像原理圖，再通過目鏡后在焦平面上產生分劃板標線像與標線重1.1自準直法測凸透鏡焦距1.1.1實驗器材光學實驗平臺，光具座，白光源，物屏，待測凸透鏡，全反射鏡（平面鏡）。1.1.2實驗原理當物屏處在凸透鏡的焦平面時，它發出的光線通過透鏡后將成為一束平行光。若用與主光軸垂直的平面鏡將此平行光反射回來，反射光再度通過透鏡后仍會聚于透鏡的焦平面上，其會聚點將在發光點相對于光軸的對稱位置上。1.1.3實驗步驟（1）如圖1-1，沿光具座裝好各元件，并調至共軸；（2）將物屏放在白光源前約50毫米處，被測凸透鏡和反射鏡盡量緊靠，并在物屏前后聯通，觀察物屏上像的變化情況，曉得物屏上出現清晰，倒置的字像為止；（3）仔細調整反射鏡和被測凸透鏡，曉得物屏上出現的倒置的字像最清晰，而且與原物屏上的字像等大；（4）這時，物屏與透鏡之間的距離既為透鏡焦距圖1-1自準直法檢測凸透鏡焦距裝置圖1.2自準直法測凹透鏡焦距1.2.1實驗器材光學實驗平臺，光具座，白光源，物屏A，凸透鏡L1，待測凹透鏡L2，全反射鏡M（平面鏡），像屏N。
1.2.2實驗步驟及原理凸透鏡L1發出的光成像于像屏N，將待測凹透鏡L2放在L1N之間，當聯通L2并使其光心到屏的寬度等于凹透鏡L2的焦距時凸透鏡成像原理圖，光線經L2后將成為平行光束，這時，若在L2M反射，將在物平面上成一與物A等大倒立的虛像。為此，只要檢測L2間的距離(ON)，即是凹透鏡L2的焦距。圖1-2自準直法檢測凹透鏡焦距貝塞爾法也叫兩次成像法，大意就是通過改變被測透鏡的位置來確定透鏡的焦距。白光光源被測凸透鏡全反射鏡全反射鏡凸透鏡被測凹透鏡2.1貝塞爾法測凸透鏡焦距2.1.1實驗器材光學實驗平臺，光具座，白光源，物屏，待測凸透鏡，像屏。2.1.2實驗步驟及原理如圖2-1，取物體與像屏之間的距離L小于4倍凸透鏡焦距f，即L4f,并保時屏中將出現一個放大清晰的像（設此物距為u，像距為v）；當透鏡在位置II時，屏上又將出現一個縮小清晰的像（設此物距為u′，像距為v′），設透鏡在兩次成像時位置之間的距離為C，按照透鏡成像公式，可得u=從圖2-1可以看出：所以只須要檢測出物體與像屏之間的距離L,透鏡在兩次成像時位置之間的距離為C，就可以求出透鏡的焦距。圖2-1貝塞爾法檢測凸透鏡焦距2.2貝塞爾法測凹透鏡焦距待測凸透鏡2.2.1實驗器材光學實驗平臺，光具座，光源（物）P，待測凹透鏡L，凸透鏡2.2.2實驗步驟及原理2.2.2.1二次成像法確定實像的位置如圖2-2所示，將光源（物）P，待測焦距的凹透鏡L，已知焦距的凸透鏡放在光具座上，調節各光學器件，使其共軸等高。
假定物P經過凹透距的凹透鏡L和像屏Q的位置不變，聯通凸透鏡可得l的值，繼而可以確定實像P的位置。2.2.2.2凹透鏡焦距的估算如圖2-2所示，設凹透鏡L的距離為s。凹透鏡L至實像P的距離為圖2-2二次成像法檢測原理圖所以，只要采用二次成像法檢測物經過凹透鏡所成實像的位置，即可求得凹透鏡的焦距f物經過凹透鏡折射后發散，不能產生虛像，因而須要利用已知焦距的凸透鏡來輔助檢測。三：透鏡成像公式法3.1透鏡成像公式求凸透鏡的焦距3.1.1實驗器材光學實驗平臺，光具座，白光源，物屏，待測凸透鏡，死機。3.1.2實驗步驟及原理（1）在光學平臺上，如實驗圖3-1所示，沿光具座將白光源，物屏，被測凸透鏡，死機依次裝好，并調至共軸；（2）反復聯通透鏡和死機，直至得到在藍屏上成一清晰虛像為止；（3）記錄下此時物屏，被測凸透鏡和死機的位置：O，L，P；（4）估算物距：圖3-1成像公式法測凸透鏡焦距裝置圖3.2透鏡成像公式求凹透鏡的焦距3.2.1實驗器材光學實驗平臺，光具座，白光源，物屏，凸透鏡，待測凹透鏡，死機。3.2.2實驗步驟及原理（1）在上一個實驗的基礎上，在凸透鏡和閃屏之間加入被測凹透鏡，如圖3-2；（2）調整凹透鏡和死機的位置，直至得到死機上成一清晰虛像為止；（3）借助透鏡成像公式求出凹透鏡的焦距。
圖3-2成像公式法測凹透鏡的焦距裝置圖由裝置圖可知，凹透鏡的物距可得凹透鏡焦距。四：偏差討論檢測同一凸透鏡的焦距，用第一種方式（自準直法）檢測焦距形成的偏差最白光源位置O電源待測凸透鏡死機白光源凸透鏡死機電源白光源凸透鏡死機被測凹透鏡電源位置L位置H大；第二種方法（貝塞爾法）檢測形成的偏差最小，偏差最大也不超過第一種方自準直法檢測凹透鏡焦距的實驗方法[J].成都科技,2005,02:42.普通化學實驗(三、光學部份)第三版[M].上海:高等教育出版社，2000:3944.[3]劉竹琴.借助二次成像法測定凹透鏡的焦距[J].漢中學院學報(自然科學版),2013,03:28-29+32.檢測凸透鏡焦距三種方式的偏差比較[J].小學數學教學參考,2000,09:33-34.