大学物理实验薄透镜焦距的测量
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a. 学会简单光学系统的共轴调节;
b. 掌握几种测量薄透镜焦距的方法.
光具座及配件、凸透镜、凹透镜、平面反射镜
1. 凸透镜焦距的测量方法
(1) 自准法
(2) 位移法
2. 凹透镜焦距的测量方法
物距像距法
1. 光学系统的共轴调节
2. 测凸透镜的焦距
3. 测凹透镜的焦距
1、 要有实验名称、实验目的、实验原理、实验内容和步骤。(5分)
2、 实验原理的书写要求用以自己的语言,言简意赅的语言
表
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述清楚。(5分)
3、 要绘制好填充测量数据所需要的
表格
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。(5分) 4、
报告
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的书写要整洁
规范
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。(5分)
1、不能用手直接摸透镜的表面。(5分) 2、是否调节共轴。(5分)
3、对实验的原理是否掌握。(10分)
4、实验操作的熟练程度。(15分)
5、 是否读出合理的数据。(5分)
a.自准法测凸透镜的焦距(10分)
测次 透镜位置/cm 屏位置焦距f/cm
/cm 左 右 平均 1 28.20 28.30 28.25 10.00 18.25
2 28.30 28.40 28.35 10.00 18.35 3 28.30 28.35 28.325 10.00 18.325 4 28.30 28.35 28.325 10.00 18.325 5 28.35 28.40 28.375 10.00 18.375 6 28.30 28.40 28.35 10.00 18.35 平均 28.29 28.37 28.33 10.00 18.33 ??f=18.33?0.05(cm) f
E=0.27%
b.位移法测凸透镜焦距(10分)
次数 ?f(cm) D/cm d/cm F=(D-d)(D-d)/4D 1 80.00 60.50-38.90=21.60 18.54 0.00 2 80.00 60.40-39.00=21.40 18.56 0.02 3 80.00 60.50-38.90=21.60 18.54 0.00 4 80.00 60.50-38.95=21.55 18.55 0.01 5 80.00 60.60-38.90=21.70 18.52 0.02 6 80.00 60.50-39.00=21.50 18.55 0.01 平均 80.00 21.56 18.54 0.01
f??f=18.54?0.05(cm)
E=0.27%
c. 物距-像距法测凹透镜焦距(10分)
次数 物距(cm) 像距(cm) 焦距(cm) ?f(cm)
1 -8.93 13.93 -24.88 0.81
2 -8.95 13.95 -24.97 0.72
3 -9.27 14.27 -26.46 0.77
4 -9.20 14.20 -27.26 1.57
5 -9.44 14.44 -26.13 0.44
6 -8.83 13.83 -24.42 1.27 平均 -9.10 14.09 -25.69 0.93
f??f= -26?1(cm)
E=3.6%
1、每个处理过程10分,焦距的计算5分,误差的处理5分。
2、误差的表示形式要注意,特别要注意有效数字。
(1)利用f=(D+d)(D-d)/4D 测量凸透镜焦距有什么优点?
答 这种方法可以不用测量透镜的位置,从而避免透镜中心位置的不确定而带来物距和相
距的误差。
(2)为什么在本实验中利用1/u+1/v=1/f 测焦距时,测量u和v都用毫米刻度的米尺就可
以满足要求?设透镜由于色差和非近轴光线引起的误差是1%。
答 设物距为20cm,毫米刻度尺带来的最大误差为0.5mm,其相对误差为
0.25%,故没必要用更高精度的仪器。
(3)如果测得多组u,v值,然后以u+v为纵轴,以uv为横轴,作出实验的曲线属于什么
类型,如何利用曲线求出透镜的焦距f。
答 直线;1/f为直线的斜率。
(4)试证:在位移法中,为什么物屏与像屏的间距D要略大于4f?
22 2 由f=(D+d)(D-d)/4D ? D-4Df=d ? D(D-4f)=d 因为d>0 and D>0 故D>4f