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正文內(nèi)容

應(yīng)用光學(xué)實驗指導(dǎo)書印刷版(編輯修改稿)

2025-07-20 16:48 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 L,使物再在像屏H上成一縮小像,記下L的位置a2。(4)將P、L、H轉(zhuǎn)180o,重復(fù)做前三步,又得到L的兩個位置bb2。(5)分別把f=300mm和f=190mm的透鏡各做一遍,比較實驗值和真實值的差異并分析其原因。六、數(shù)據(jù)處理ea=a1a2, eb=b1b2fa=(L2ea2)/4L, fb=(L2eb2)/4L透鏡焦距:f= (fa+ fb)/2【思考題】 該方法能測量凹透鏡的焦距嗎? 在實驗過程中遇到哪些問題?是如何解決的?實驗三 透鏡焦距的測量(可選)一、實驗?zāi)康暮鸵笳莆辗糯蟊堵史y量焦距的原理和步驟; 熟悉焦距儀的基本結(jié)構(gòu)并掌握焦距的測量技術(shù)。 二、實驗內(nèi)容 測量正透鏡的焦距,并給出正確的測量結(jié)果。 三、實驗儀器 550型焦距儀(或光具座)及相應(yīng)附件,待測的正透鏡 圖31四、放大倍率法測焦距的原理放大倍率法測量正透鏡焦距的原理如圖31所示。 將待測物鏡置于平行光管物鏡之前,并在平行光管物鏡焦面處放置分劃板。分劃板板上刻有若干已知間距的刻線對(根據(jù)不同的分劃板其刻線對數(shù)也稍有不同,線對從中心往外數(shù)依次為2mm,4mm,8mm……)。任取一刻線對作為物,設(shè)其間距為,則經(jīng)待測透鏡成像后在待測透鏡焦面上成像為,如用測量顯微鏡測量則測得的像為: (式中β為顯微物鏡的放大率),則待測物鏡的焦距可由下式求得: (31)式中為平行光管物鏡焦距。 五、測量方法 首先將已知刻線對的分劃板放置于平行光管的物鏡焦平面上,并用測量顯微鏡對該分劃板的線對進行調(diào)焦,直至視場中出現(xiàn)清晰的像,選擇分劃板的其中一對刻線作為物 ,測量出物的像的大小,則得到測量顯微鏡的物鏡放大率: 。 將待測物鏡放置于透鏡夾持器中,并調(diào)整透鏡、平行光管及測量顯微鏡三者光軸共軸。 圖31微調(diào)顯微鏡,使刻線像清晰無視差的成在測微目鏡的分劃板上,再次測量像的大小。 將代入到公式(3-1)中,即可求出待測透鏡的焦距。 此種測量透鏡焦距的方法測量誤差較小,精度較高,當(dāng)待測透鏡像質(zhì)較好且測量顯微鏡的實際利用的數(shù)值孔徑不太小時,可達 。 六、測量薄透鏡焦距的一般方法介紹遠物法測焦距: 位于無限遠處物體發(fā)出的光經(jīng)待測透鏡進行成像,其像由接收屏接收,則待測透鏡到接收屏之間的距離即為透鏡焦距。此種測量方法原理十分簡單,測量也極為方便,但誤差較大。且實驗過程中也可以用物距來模擬無限遠的物體。此種測量方法的相對測量誤差為 。通過分別測量物距及像距來求取透鏡焦距: 該方法可在簡易光具座上實現(xiàn)。首先采用遠物法粗測被測透鏡的焦距大小,然后在光具座上依次放置物平面(物為一個帶有透明箭頭的黑屏)及接收屏,且使二者間距大致為4倍的焦距。將待測透鏡嵌入透鏡夾持器上,并將夾持器置于兩屏之間,則當(dāng)以光源照明物體時,物體將經(jīng)透鏡進行成像,沿導(dǎo)軌前后移動透鏡,直至在接收屏上能夠看到清晰的像,讀取物平面到透鏡的距離(導(dǎo)軌上有刻劃線)即為物距,則像距為,故焦距可按下式計算: (32)當(dāng)采用此種方法進行測量時,其焦距相對測量誤差約為。 兩次成像法測量焦距 用微分求極值法或根據(jù)光線的可逆性可以證明:當(dāng)物、像間距L略大于時,前后移動透鏡的位置必然能夠得到兩個位置,在兩個位置處都能夠在接收屏上接收到實像(如圖3-2所示),若透鏡的兩次成像的位置間距為,則待測透鏡的焦距為: (3-3)該法的相對測量誤差約為 。 圖32值得注意的是以上幾種方法僅適用于正透鏡的測量,如果待測透鏡為負透鏡,則需要借助正透鏡與負透鏡組成一透鏡組來加以測量。 【思考題】如何確保平行光管、待測物鏡與測量顯微鏡三者共軸? 當(dāng)精密測焦距時,對平行光管及測量顯微鏡有哪些要求?實驗四 自組望遠鏡實驗一、實驗?zāi)康暮鸵笳莆胀h鏡的原理及特性,并在此基礎(chǔ)上通過自組望遠鏡來提高學(xué)生的動手能力以進一步加深對望遠系統(tǒng)的理解。 二、實驗裝置 實驗工作平臺、望遠物鏡(焦距大約為300mm)、目鏡(焦距大約為40mm)、平行光管(或與物鏡相距較遠的刻尺,可取物距大于2米)、接收屏、多個磁力表座等。 三、實驗原理 開普勒望遠鏡的原理示意如下圖41所示: 圖 41圖中可見開普勒望遠鏡也是由物鏡與目鏡構(gòu)成,與顯微鏡不同的是望遠鏡的光學(xué)間隔為0,平行光入射平行光射出。其系統(tǒng)的視覺放大倍率為: 式中,為物鏡的焦距;為目鏡的焦距。在
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