山东大学：空间科学与技术教学资源（实验课件）透镜焦距测定

透镜的焦距测量制作：张鹏彦

制作：张鹏彦

实验目的：一：掌握光路调整的基本方法，研究透镜成像的基本规律二·学习几种测量薄透镜焦距的实验方法。实验仪器光具座、光源、物屏、凸透镜、凹凸镜、光屏实验原理：11在近轴条件下，薄透镜的成像公式为：fpp

• 实验目的： • 一．掌握光路调整的基本方法，研究透镜成像的基本规律。 • 二．学习几种测量薄透镜焦距的实验方法。 • ' 1 1 1 f p p = − 实验原理： 在近轴条件下，薄透镜的成像公式为： 实验仪器 光具座、光源、物屏、凸透镜、凹凸镜、光屏

如图：BX2B'X1Xop式中p、p、f分别为像距、物距、像方焦距。公式中的各物理量的符号，我们规定：光线自左向右传播，以薄透镜中心为原点量起，若其方向与光的传播方向一致者为正，反之为负。运算时，已知量须添加符号，未知量则根据求得结果中的符号判断其物理意义

• 如图： 式中p、p’ 、f 分别为像距、物距、像方焦距。公式中的各物 理量的符号，我们规定：光线自左向右传播，以薄透镜中心为原 点量起，若其方向与光的传播方向一致者为正，反之为负。运算 时，已知量须添加符号，未知量则根据求得结果中的符号判断其 物理意义

贝塞尔法（两次成像法）测定凸透镜焦距BB"BAX1-XoXoA'△DD? - △式中D、△、f分别为物像间距、透镜两次移动间距、焦距4D

• 贝塞尔法（两次成像法）测定凸透镜焦距 D D f 4 2 2 −  = 式中D、Δ、f 分别为物像间距、凸透 镜两次移动间距、焦距

物距-像距法测定凹透镜焦距B'xA'X2PBD

物距-像距法测定凹透镜焦距

元件共轴调节：由于应用薄透镜成像公式时，需要满足近轴光线条件，因此必须使各光学元件调节到同轴，并使该轴与光真座的导轨苹行，“共轴等高”调节分两步完成：（1）目测粗调：把光源、物屏、透镜和像屏依次装好，先将它们靠拢，使各元件中心天致等高在一条直线上，并使物屏、透镜、像屏的苹面行。（2）细调：利用共轭法调整，参看图2，固定物屏和像屏的位置，使D>4f，在物屏写像屏简移动凸透镜，可得一天一小两次成像。若两个像的中心重答，即裹宗岂经共辅，若不重谷，可先在小像中心作一记号调节透镜的高度使天像的中芯与尔像的虽心重谷。如此反复调节透镜高度，便尖像的审心趋尚尔像中心（笑像追小像），置室完全董合。放大实像缩小实像

• 元件共轴调节 ： • 由于应用薄透镜成像公式时，需要满足近轴光线条件，因此必须使各 光学元件调节到同轴，并使该轴与光具座的导轨平行，“共轴等高”调 节分两步完成： • （1）目测粗调：把光源、物屏、透镜和像屏依次装好，先将它们 靠 拢，使各元件中心大致等高在一条直线上，并使物屏、透镜、像屏的平 面互相平行。 • （2）细调：利用共轭法调整，参看图2，固定物屏和像屏的位置，使 D > 4f，在物屏与像屏间移动凸透镜，可得一大一小两次成像。若两个 像的中心重合，即表示已经共轴；若不重合，可先在小像中心作一记号 ，调节透镜的高度使大像的中心与小像的中心重合。如此反复调节透镜 高度，使大像的中心趋向小像中心（大像追小像），直至完全重合

实验常见问题及处理1.在计算时要判断出物距、像距的符号。2.实验中用多种方法测量凸透镜，测量时要准确地对成像进行判断，计算时注意物距像距的符号3.在用物距像距法测量凹透镜焦距时，往往会出现5个计算结果相差很大的情况，在做这个实验时要注意以下三点，来避免出现上述错误：1.）首先让凸透镜成一个缩小（或等大）实像，因为成缩小实像时，像的位子容易确定，对于凹透镜来说，就是物的位置变化小，这样物距引起的误差就小。2.凹透镜离凸透镜成像的位置要尽量近一些，这样最终所成的像的位置也就近一些，并且成像也相对的清晰

实验常见问题及处理 1.在计算时要判断出物距、像距的符号。 2.实验中用多种方法测量凸透镜，测量时要准确地对成 像进行判断，计算时注意物距像距的符号。 3.在用物距像距法测量凹透镜焦距时，往往会出现5个 计算结果相差很大的情况，在做这个实验时要注意以下 三点，来避免出现上述错误： 1.)首先让凸透镜成一个缩小（或等大）实像，因为成 缩小实像时，像的位子容易确定，对于凹透镜来说，就 是物的位置变化小，这样物距引起的误差就小。2.)凹 透镜离凸透镜成像的位置要尽量近一些，这样最终所成 的像的位置也就近一些，并且成像也相对的清晰

3.)通过对公式的分析得知：物距越大，像距越大。因此在移动凹透镜时，尽量让凹透镜沿一个方向移动，则测量像距时有规律可寻

• 3.)通过对公式的分析得知：物距越大，像距越大。因此 在移动凹透镜时，尽量让凹透镜沿一个方向移动，则测 量像距时有规律可寻