實(shí)驗(yàn)一 薄透鏡焦距的測(cè)定

1、實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)一 薄透鏡焦距的測(cè)定 薄透鏡焦距的測(cè)定透鏡是光學(xué)儀器中最基本的元件，反映透鏡特性的一個(gè)主要參量是焦距，它決定了透鏡成像的位置和性質(zhì)(大小、虛實(shí)、倒立)．對(duì)于薄透鏡焦距測(cè)量的準(zhǔn)確度，主要取決于透鏡光心及焦點(diǎn)(像點(diǎn))定位的準(zhǔn)確度．本實(shí)驗(yàn)在光具座上采用幾種不同方法分別測(cè)定凸、凹兩種薄透鏡的焦距，以便了解透鏡成像的規(guī)律，掌握光路調(diào)節(jié)技術(shù)，比較各種測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)，為今后正確使用光學(xué)儀器打下良好的基礎(chǔ)．·實(shí)驗(yàn)?zāi)康?

2、3;實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1．學(xué)習(xí)光具座上各元件等高共軸調(diào)節(jié)的方法；2．掌握測(cè)定薄透鏡焦距的幾種基本方法；3. 分析比較透鏡焦距測(cè)定各方法的特點(diǎn)；4. 觀察透鏡的像差．·實(shí)驗(yàn)儀器 ·實(shí)驗(yàn)儀器 光具座，凸透鏡，凹透鏡，平面反射鏡，光源，物屏，像屏．光具座是實(shí)驗(yàn)室最基本的光學(xué)平臺(tái)，絕大多數(shù)光學(xué)實(shí)驗(yàn)都在光具座上完成．常用來測(cè)定薄透鏡的焦距，光具組的基點(diǎn)，光的干涉、衍射和偏振等相關(guān)測(cè)量．它是由一條長 1.5m 的導(dǎo)軌、滑座、光具夾組成，

3、如圖 1-1 所示．利用光具座進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)量之前必需調(diào)節(jié)各光學(xué)元件的等高共軸．各光學(xué)元件（薄透鏡、雙棱鏡等）固定在光具夾上，可以通過對(duì)滑座的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件等高共軸的調(diào)節(jié)，并可隨其改變他們的相對(duì)位置，由導(dǎo)軌上的標(biāo)尺讀出位置（標(biāo)尺的分度值為 1mm） ．光具夾包括三爪式透鏡夾，用于固定薄透鏡等圓形光學(xué)元件；測(cè)微目鏡夾，用于固定測(cè)微目鏡；矩形鏡片夾等．圖 1-1 光具座的焦平面上，即原物屏上，形成一個(gè)與原物等大倒立的實(shí)像 A'B&#

4、39;．此時(shí)物屏到透鏡之間的距離，就是待測(cè)透鏡的焦距．由于這個(gè)方法是利用調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置本身使之產(chǎn)生平行光以達(dá)到聚焦的目的，所以稱之為自準(zhǔn)法，該法測(cè)量誤差在 1%～5%之間．自準(zhǔn)直法是幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種基本方法，在分光計(jì)以及光具組基點(diǎn)的測(cè)定中均會(huì)用到．MAB′ L２ LB ″1 A ″fA′ B圖 1-3 自準(zhǔn)法測(cè)焦距4.共軛法(又稱位移法、二次成像法或貝塞爾物像交換法)物距像距法、自準(zhǔn)法、粗略估測(cè)法都因透鏡的中心位置不易確定而在測(cè)量

5、中引進(jìn)誤差，為避免這一缺點(diǎn)，可取物屏和像屏之間的距離 大于 4 倍焦距， D且保持不變，沿光軸方向移動(dòng)透鏡，則必能在像屏上觀察到二次成像．如圖 1-4 所示，設(shè)物距為 時(shí)，得放大的倒立實(shí)像；物距為 時(shí)，得縮小的倒立實(shí) 1 s 2 s像，透鏡兩次成像之間的位移為 ,則有： d(1-3) ? ?? ? 2 /2 /2' 1' 2 1d D s sd D s s? ? ? ?? ? ? ? ?將(1-3)式代入(1-2)式即得