幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)講義(最新版)(編輯修改稿)
2025-07-23 05:19 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 h1的目標(biāo)通過凸透鏡所成的像的高度h2。根據(jù)成像公式和橫向放大率可得 可以看出只要測(cè)得u、h1和h2, 就可計(jì)算出像距v, 進(jìn)而計(jì)算出凸透鏡的焦距f。另外, 通過計(jì)算出的像距v與測(cè)微目鏡的滑塊刻痕顯示的像距相比較, 對(duì)測(cè)微目鏡顯示的像距進(jìn)行修正，修正后, 測(cè)微目鏡可以用于二次成像法測(cè)凸透鏡的焦距, 也可用于凹透鏡焦距的測(cè)量。4. 凹透鏡焦距測(cè)量和凸透鏡不一樣的是，一個(gè)凹透鏡的焦距無法利用先前的方法輕易得知。由于凹透鏡所成的像為虛像，無法用直接的成像方法觀察到像的位置，可以借助一個(gè)已知焦距的凸透鏡來將凹透鏡形成的虛像變成一個(gè)實(shí)像，再由成像公式求得一個(gè)凹透鏡的焦距。在圖 1 7中，一個(gè)焦距f1未知的凹透鏡的虛像經(jīng)由一個(gè)焦距f2已知的凸透鏡形成一個(gè)實(shí)像，由圖可知，物體與虛像的位置有以下的關(guān)系 虛像由凸透鏡形成一個(gè)實(shí)像，則有 實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)，f2為已知，u1和d可測(cè)出，移動(dòng)像屏，找到一個(gè)最清晰的實(shí)像，測(cè)出像距v2，可由成像公式求得v1，再將v1代入成像公式即可求得這個(gè)凹透鏡的焦距f1。值得注意的是，假如凸透鏡的焦距選得不對(duì)或位置放得不恰當(dāng)，將凹透鏡形成的虛像變成實(shí)像的情況可能不會(huì)出現(xiàn)，因此在做實(shí)驗(yàn)時(shí)須多次嘗試。圖 1 7 凹透鏡焦距測(cè)量原理圖實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 自準(zhǔn)直法測(cè)焦距圖 1 8 自準(zhǔn)直實(shí)驗(yàn)裝置圖（1） 參照?qǐng)D 1 8，在光學(xué)平臺(tái)上沿直線裝妥各器件，并調(diào)至共軸等高。（2） 前后移動(dòng)被測(cè)透鏡，直至在物屏上獲得清晰的鏤空品字圖案的倒立實(shí)像；（3） 調(diào)節(jié)平面反射鏡的傾角，并微調(diào)待測(cè)透鏡，使像最清晰且與物等大；（4） 測(cè)量物屏與被測(cè)凸透鏡的距離；（5） 比較實(shí)驗(yàn)值和真實(shí)值的差異，并分析其原因。（6） 更換另一凸透鏡重復(fù)以上步驟測(cè)量其焦距。2. 二次成像法（位移法）測(cè)焦距圖 1 9 兩次成像光路裝配圖（1） 按圖 1 9 布置各器件并調(diào)至共軸等高，再使物屏與像屏之間的距離；（2） 移動(dòng)待測(cè)透鏡，使被照亮的物屏在像屏上成一清晰的放大像，記錄透鏡的位置，測(cè)量物屏與像屏間的距離；（判斷清晰像：在像屏位置放上反射鏡，當(dāng)物屏上的成像清晰且與物屏圖案等大時(shí)為清晰像）（3） 再移動(dòng)待測(cè)透鏡，直至成另一清晰的縮小像，記下透鏡的位置；（4） 比較實(shí)驗(yàn)值和真實(shí)值的差異，并分析其原因；（5） 更換另一凸透鏡重復(fù)以上步驟測(cè)量其焦距。表1 二次成像法測(cè)量薄透鏡焦距參數(shù)透鏡a1（mm）a2（mm）L（mm）f（mm）f=150mmf=200mm3. 驗(yàn)證成像公式實(shí)驗(yàn)（1） 取焦距為f=150mm的透鏡，將透鏡分別置于物屏后方75mm，150mm，200，300，400mm的地方。（2） 針對(duì)每一個(gè)透鏡位置，在透鏡后方前后移動(dòng)像屏，直到看到清楚成像，記錄物高及像高，并求橫向放大率。（3） 利用上面得到的數(shù)據(jù)驗(yàn)證成像公式及橫向放大率的理論值。（4） 解釋當(dāng)物距為150mm，75mm時(shí)所觀察到的現(xiàn)象。4. 凹透鏡焦距測(cè)量圖 1 10 凹透鏡測(cè)量光路原理圖（1） 按圖 1 9 布置各器件并調(diào)至共軸等高；（2） 調(diào)整凸透鏡的前后位置，及像屏的位置設(shè)法得到一個(gè)清晰的像，使被照亮的物屏在像屏上成一清晰的放大像，測(cè)量物體與凹透鏡的距離u1，兩個(gè)透鏡之間的距離d，凸透鏡和像屏之間的距離v2。（判斷清晰像：在像屏位置放上反射鏡，當(dāng)物屏上的成像清晰且與物屏圖案等大時(shí)為清晰像）（3
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