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1、.XX學院化學實驗報告課程名稱：學院化學實驗實驗名稱：透鏡焦距的檢測大學：專業班級：中學生姓名：學號：實驗地點：B609座位號：9號實驗時間：第九周禮拜五晚上十五時四十五分開始一、實驗目的：1加深理解薄透鏡的成像規律2學習簡單光路的剖析和調節技術3學習幾種檢測透鏡焦距的方式二、實驗原理：1測凸透鏡的焦距1自準直法如圖1所示,用屏上1字矢孔屏作為發光物。在凸透鏡的另一邊放置一平面反射鏡,光線通過凸透鏡后經平面反射鏡返回孔屏上。聯通透鏡位置可以改變物距的大小,當物距恰好是透鏡的焦距時,物上任意一點發出的光線經透鏡折射后成為平行光,經平面鏡反射后,再經透鏡折射回到矢孔屏上。這時在矢孔
2、屏上看見一個與原物大小相等的倒立虛像。這時物屏到凸透鏡光心的距離即因此凸透鏡的焦距。2物距像距法如圖2所示,用屏上1字矢孔作為發光物,經過凸透鏡折射后成像在另左側的觀察屏上。在實驗中測得物距u和像距v,則凸透鏡的焦距為用自準直法和物距像距法測凸透鏡焦距時,都必須考慮怎樣確定光心的位置。光線從各個方向通過凸透鏡中的一點而不改變方向,這點就是該凸透鏡的光心。凸透鏡的光心通常與它的幾何中心不重合,因此光心的位置不易確定,所以上述兩種方式拿來測定凸透鏡焦距是不夠確切的,偏差約為1.0%5.0%。圖1自準直法測焦距圖2物距像距法測焦距3共軛法檢測凸透鏡焦距假如物屏與像屏的距離b保持不變,且b4f
3、,在物屏與像屏間聯通凸透鏡,可兩次成像.當凸透鏡移至O1處時,屏上得到一個倒立放大虛像,當凸透鏡移至O2處時,屏上得到一個倒立縮小虛像,由共軛關系結合焦距的高斯公式得:實驗中測得a和b,就可測出焦距f.光路如上圖所示:2凹透鏡焦距的檢測原理借助虛物成虛像求焦距：圖4如圖4所示,先用凸透鏡L1使AB成實象A1B1,像A1B1便可視為凹透鏡L2的物體虛物所在位置,之后將凹透鏡L2放于L1和A1B1之間,倘若O1A14f,在物屏與像屏間聯通凸透鏡,可得一大一小兩次成像。若兩個像的中心重合,即表示早已共軸；若不重合,可先在小像中心作一記號,調節透鏡的高度使大像的中心與小像的中心重合。這么反復調節透鏡
4、高度,使大像的中心趨于小像中心大像追小像,直到完全重合。2凸透鏡焦距的檢測因為實驗中要人為地判定成像的清晰,考慮到人眼判定成像清晰的偏差較大,常采用左右迫近測讀法測定屏或透鏡的位置,即從左至右聯通屏或透鏡,直到在物屏或像屏上看見清晰的像,這就是左右迫近測讀法。自準法如下圖,物屏上的尖刺AB經凸透鏡L1后成實像A,B,圖中O1F1=f1為L1的焦距.現將待測凹透鏡L2放在L1與A1B1之間,此時,A,B,成為的L2虛物.若虛物A,B,剛好在L2的焦平面上,則從L2出射的光將是平行光.若在L2前面垂直光軸放置一個平面反射鏡,則最后必然在物屏上成虛像A,B,.此時分別測出L2的位置及虛物的位置,則就
5、是待測凹透鏡的焦距f.4用實物成虛像法：參看圖2,將物屏、透鏡固定在滑軌上,寬度小于焦距可借助自準法數據,借助左右迫近測讀法,從左至右聯通像屏找到清晰的圖象,再從右至左聯通像屏,找到清晰的圖象,重復3次。記錄此時物屏、透鏡、像屏的位置,估算焦距。固定物屏和像屏的位置,使D4f可借助自準法數據,采用左右迫近測讀法分別測定凸透鏡在像屏上成一大一小兩次像的位置,重復3次,估算焦距。3凹透鏡焦距的檢測虛物成虛像法：安置好光源、物屏、凸透鏡和像屏,使像屏上產生縮小清晰的像,用左右迫近測讀法測定像屏的位置,同時固定物屏和凸透鏡。在凸透鏡和像屏之間裝入凹透鏡,聯通像屏,直到像屏上出現清晰的像,用左右逼
6、近測讀法測定像屏的位置,并記錄凹透鏡的位置,重復2次,估算凹透鏡的焦距。注意符號。五、實驗數據與處理：物34.12透鏡54.41一凸透鏡1.自準法f=s=54.41cm-34.12cm=20.29cm2.物象法物透鏡像124..8624..98224..924..=201.=201.=52.=52.46mm3.共軛法次數.1230.1968..1230.173..1252.3991..1250.47103.4213
7、=53.=53.=198.=198.50mm二凹透鏡次數物A凸O1凹O2像A像A1124..04105...78105...11105...66105.39120透鏡1f1=51.=52.24mm透鏡2f1=117.=118.20mm六、思考題1.用共軛法測凸透鏡焦距有哪些優點？用共軛法測凸透鏡焦距不須要確切確定凸透鏡光心的位置,若使用公式法,因為光心的位置不確定,會導致物距和像距都測不確切,因而
8、測出的焦距偏差很大而使用共軛法,只須要檢測凸透鏡聯通的距離,光心的具體位置是無關緊要的。2.共軛法測凸透鏡焦距時,二次成像的條件是哪些？有何優點？二次成像的條件是箭物與屏的距離D必須小于4倍凸透鏡的焦距。用這些技巧檢測焦距,防止了檢測物距、像距時恐怕光心位置不準所帶來的偏差,在理論上比較確切。3.測凹透鏡焦距的實驗成像條件是哪些？兩種檢測方式的要領是哪些？一是要光線近軸,這可通過在透鏡前加一光闌檔去邊沿光線和調節共軸等高來實現；二是因為凹透鏡為虛焦點,要測其焦距,必須依靠凸透鏡作為輔助透鏡來實現。物距像距法測凹透鏡的要領是固定箭物,先放凸透鏡于光路中,聯通輔助凸透鏡與光屏,使箭物在光屏上成縮小的像不應太小后固定凸透鏡,記下像的座標位置P；再放凹透鏡于光路中,并聯通光屏和凹透鏡,成像后固定凹透鏡O2,并記下像的座標位置P；此時O2Pu,O2Pv。用自準法測凹透鏡焦距的要領是固定箭物,取凸透鏡與箭物寬度略大于兩倍凸透鏡的焦距后固定凸透鏡O1,記下像的座標位置P；再放凹透鏡和平面鏡于O1P之間,聯通凹透鏡,聽到箭物平面上成清晰倒立虛像時,記下凹透鏡的座標位置O2,則有f2O2P。七、原始數據6/6