鏡頭焦距檢測實(shí)驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 復(fù)旦大學(xué)鏡頭焦距檢測實(shí)驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)完整報(bào)告 二、實(shí)驗(yàn)原理 1、薄透鏡成像規(guī)律：薄透鏡是指中心長度小得多的透鏡。 分為凹透鏡和凸透鏡。 近軸光條件下，薄透鏡的成像規(guī)律為：線性放大，其他數(shù)學(xué)量的正負(fù)規(guī)定如下：化學(xué)量符號(hào)、實(shí)物、虛物、像距、實(shí)物、虛物、焦距、凸透鏡、凹透鏡、光軸以上物體的尺寸、光軸以下像的尺寸。 本實(shí)驗(yàn)中使用的是薄透鏡，因此是從光心計(jì)算的。 本實(shí)驗(yàn)中，為了盡可能滿足近軸透鏡的焦距，在透鏡前面加了一個(gè)光闌，遮蓋邊緣光； (2)調(diào)整各元件，使其同軸。 以凸透鏡為例，薄透鏡的成像規(guī)律如凸透鏡圖像所示。 現(xiàn)將垂直于光軸的平面鏡放置在待測凹透鏡前面平面鏡成像規(guī)律圖，平行光將被反射并依次通過透鏡的焦距
為此，如右圖5所示，先用凸透鏡形成虛像，然后在虛像和凸透鏡之間插入凹透鏡，將左右光幕連接起來，就可以找到清晰的虛像。 薄凹透鏡成像定律（0>p>f）光路圖 3.實(shí)驗(yàn)儀器 本實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)儀器包括：滑軌、滑塊、焦距計(jì)（準(zhǔn)直儀、測微物鏡）透鏡、凹透鏡、平面鏡等。 4.數(shù)據(jù)記錄與處理 從待測凸透鏡上，同時(shí)以相同的速度植入物屏和像屏，直至形成與物體一樣大的清晰虛像。 粗略測量為cm，因此待測凸透鏡的焦距大致為15.50cm。 鏡頭焦距檢測實(shí)驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.共軛法測量凸透鏡焦距物體屏幕位置100.00圖像屏幕位置37.00cm檢測序列號(hào)cm72.7972.6072.7572.8572.8972.70凸透鏡位置cm64.7964.9564.8164.7064.8164.75cm8.007.657.94 8.1 58.087.95 估計(jì)： 7. 實(shí)驗(yàn)室給出的不確定度：0.250...250.2063.007.63.0063.007.3.100.15.500.05cm2。 用焦距計(jì)法測量的凸透鏡的焦距是指平行管上標(biāo)注的參數(shù)。 平行管目鏡距離為550.000mm； 000毫米。
序列號(hào)鏡頭焦距mm3.3493.3673.3393.3823.3323..9808.9918.9708.9858.9498..6315.6245.6315.6035.6175.616的檢測實(shí)驗(yàn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告預(yù)估：0.0041.10 5.1. 10154.0.154.560.16cm3。 自標(biāo)定法測量凹透鏡焦距和物屏位置（即毒箭頭AB位置）101.00cm； 凸透鏡的位置（以厘米為單位）； 檢測序列號(hào)cm61。 .1661.3061.3161.32561.4061.60 虛擬物體位置 cm39.2939.3639.3039.2639.2439.20 估計(jì)：厘米。 得知光具座的讀數(shù)偏差為0.05cm，鏡頭焦距檢測實(shí)驗(yàn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告為180.050.22.070.21cm。 4、薄凹透鏡成像規(guī)律研究本實(shí)驗(yàn)研究薄凹透鏡成像規(guī)律。
矛AB屏位置為106.20cm； 36.19的位置是32.88cm，（虛擬物體）； 像距為10.36cm（虛像）。 通過觀察得出結(jié)論：此時(shí)，凹透鏡形成一個(gè)正立的、放大的虛像。 六、思考題 1、為什么需要調(diào)整同軸度？ 調(diào)整同軸度的主要步驟有哪些？ 如何判斷物體上的某一點(diǎn)已經(jīng)調(diào)整到鏡頭的光軸上？ 其背后的原理是什么？ 答：如果不是同軸的，（1）不滿足實(shí)驗(yàn)中近軸光線的假設(shè)； (2)可能導(dǎo)致在成像屏上不形成圖像或者在成像屏上不形成圖像，不方便比較圖像的大小； (3)通過坐標(biāo)估計(jì)無法直接獲得物距和像距，估計(jì)過程復(fù)雜； (4)成像質(zhì)量不是最好的。 調(diào)整同軸度的主要步驟：（1）目視粗調(diào)，使幾個(gè)部件的中心大致重合； (2)利用其他儀器檢測鏡頭的焦距或微調(diào)成像規(guī)律。 如果凸透鏡的位置固定，凸透鏡水平連接形成兩個(gè)圖像，且該點(diǎn)的兩個(gè)圖像在主光軸上并且重疊，則該點(diǎn)已經(jīng)調(diào)整到鏡頭的光軸上。 它是基于凸透鏡成像的原理。 2、共軛法檢測凸透鏡焦距時(shí)，為什么要略小于4f？ 答：檢測困難是因?yàn)橹挥蟹糯蟮奶撓裎恢贸隽嘶墸蛘呖s小后的圖像太小無法準(zhǔn)確定位。 從操作簡單、合理性和準(zhǔn)確性角度考慮，應(yīng)略小于4f。
3. 凸透鏡的焦距可以用自標(biāo)定法檢測嗎？ 如果有的話，請(qǐng)畫出光路示意圖。 答：是的。 光路圖如右圖6所示。 使用焦距已知的凸透鏡 L1 和待測透鏡 L2。 如右圖所示，固定L1的位置平面鏡成像規(guī)律圖，形成虛像。 在左側(cè)放置平面鏡L3，然后左右連接L2，在AB所在的原物屏上形成一個(gè)上下顛倒、大小與AB相等的清晰虛像。 記錄L2L1的距離并除以L1L2的焦距。 自標(biāo)定法測量凸透鏡焦距的原理。 光路圖。 鏡頭焦距的檢測實(shí)驗(yàn)。 化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告104。試驗(yàn)證明，采用自標(biāo)定法測量凹透鏡焦距時(shí)，將凹透鏡旋轉(zhuǎn)180°，重復(fù)檢測，取正負(fù)兩次平均值，可以消除因透鏡光心裝配不準(zhǔn)確而造成的系統(tǒng)偏差。 答：將原物體AB和凸透鏡視為一個(gè)整體，能為凹透鏡提供一個(gè)虛物體，記為虛物體A'B'，則如右圖所示，A'B'與透鏡光心之間存在水平誤差。 由于原題中的平面鏡僅起到鏡像光路的作用，因此我們可以對(duì)稱放置相同的凹透鏡和凸透鏡，以便于研究。 假設(shè)原問題中鏡頭光心的高度已經(jīng)與主光軸的高度一致，那么我們只需要考慮物體和圖像各自位置的水平分量。 即：鏡頭光心在水平方向裝配不正確。 具體證明思路如下（簡單的幾何關(guān)系不再詳細(xì)證明）鏡頭焦距測試實(shí)驗(yàn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告115。嘗試分析用焦距計(jì)測量焦距時(shí)可能出現(xiàn)的偏差來源。
答：偏差可能主要來自以下幾個(gè)方面：白平衡、焦深、像差、色差會(huì)造成成像不清晰，從而導(dǎo)致讀數(shù)偏差； 由于人眼辨別力的限制，調(diào)整后的準(zhǔn)直器輸出并不是嚴(yán)格的平行光，而是具有一定的會(huì)聚或發(fā)散性。這會(huì)導(dǎo)致待測鏡頭后的光線會(huì)聚點(diǎn)不在鏡頭的焦平面上，形成公式偏差（或變焦偏差）。 采用自準(zhǔn)直調(diào)節(jié)準(zhǔn)直器時(shí)，由于人眼辨別力的限制，調(diào)用讀數(shù)顯微鏡或千分尺物鏡測量珀羅板圖像上線對(duì)寬度時(shí)的重合偏差； 顯微鏡儀器偏差中的系統(tǒng)偏差部分。 鏡頭焦距的檢測實(shí)驗(yàn)。 附件：原始數(shù)據(jù)記錄