1、电 子 科 技 大 学实 验 报 告学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验地点：科技实验大楼 104 室 实验时间：一、实验室名称：透镜焦距的测定 二、实验项目名称：透镜焦距的测定三、实验学时：3 学时四、实验原理：1测凸透镜的焦距（1）自准直法如图 1 所示，用屏上“1”字矢孔屏作为发光物。在凸透镜的另一边放置一平面反射镜，光线通过凸透镜后经平面反射镜返回孔屏上。移动透镜位置可以改变物距的大小，当物距正好是透镜的焦距时，物上任意一点发出的光线经透镜折射后成为平行光，经平面镜反射后，再经透镜折射回到矢孔屏上。这时在矢孔屏上看到一个与原物大小相等的倒立实像。这时物屏到凸透镜光心的距离即为此凸透镜
2、的焦距。（2）物距像距法如图 2 所示，用屏上“1” 字矢孔作为发光物，经过凸透镜折射后成像在另一侧的观察屏上。在实验中测得物距u 和像距 v，则凸透镜的焦距为vuf用自准直法和物距像距法测凸透镜焦距时，都必须考虑如何确定光心的位置。光线从各个方向通过凸透镜中的一点而不改变方向，这点就是该凸透镜的光心。凸透镜的光心一般与它的几何中心不重合，因而光心的位置不易确定，所以上述两种方法用来测定凸透镜焦距是不够准确的，误差约为 1.0%5.0%。图 1 自准直法测焦距 图 2 物距像距法测焦距（3）位移法如图 3 所示，若取光矢孔物屏与观察屏之间的距离 ，且实验过程中保持不变时，移动透镜 L，当它距离
3、fD4物为 u 时，观察屏上得到一个放大的清晰的像；当它距离物为 时，观察屏上得到一个缩小的清晰的像。根据几何关u系和光的可逆性原理，得 vud代入式（3-20-2）得Df42图 3 位移法测焦距从上式可知，只要测得物屏与观察屏之间的距离 D 和两次成像透镜之间的距离 d，即可求出凸透镜的焦距 。这种方f法把焦距的测量归结于对可以精确测定的量 D 和 d 的测量，避免了确定凸透镜光心位置不准带来的困难。五、实验目的：测凸薄透镜焦距。六、实验内容：1共轴调节。2用自准直法测凸透镜的焦距。3用物距像距法测凸透镜的焦距。4用位移法测凸透镜的焦距。七、实验器材（设备、元器件）：光具座，光源，透镜架，1
4、 字矢孔屏，观察屏，凸透镜，凹透镜；八、实验步骤：1共轴调节参照图 3 布置光路，放置物屏和像屏，使其间距 ，移动透fD4镜并对它进行高低、左右调节，使两次所成的像的顶部 （或底部）之中心重合，需反复进行数次调节，方能达到要求。2自准直法测焦距如图 1 布置光路，调透镜的位置，高低左右等，使其 对物成与物同样大小的实像于物的下方，记下物屏和透镜的位置坐标 和 。0xL 图 43物距像距法测焦距如图 2 布置光路，固定物和透镜的位置，使它们之间的距离约为焦距的 2 倍,移动像屏使成像清晰,调透镜的高度，使物和像的中点等高,左右调节透镜和物屏，使物与像中点连线与光具座的轴线平行,用左右逼近法确定成
5、理想像时，读像屏的坐标,重复测量 5 次。 4位移法测焦距在共轴调节完成之后，保持物屏和像屏的位置不变，并记下它们的坐标 和 ，移动透镜，用左右逼近法确定0xi透镜的两次理想位置坐标 和 ,测量 5 次。1Lx2九、实验数据及结果分析：1自准直法物（像）位置坐标 （mm）0x 350.0透镜的位置坐标 （mm）L 544.0mxfi.194|02物距像距法物坐标 = 350.0 mm 透镜坐标 = 686.0 mm0xLx测量次数像屏位置 1 2 3 4 5左逼近读数 ix（mm） 1131.0 1128.0 1140.0 1136.0 1133.6右逼近读数 （mm）i1124.8 1125
6、.0 1131.0 1128.0 1129.8（mm）)(21iixxi1127.9 1126.5 1135.5 1132.0 1131.7测量结果用不确定度表示：mxfiiL4.19|)(02220 xixLxf fff mxfx iLi iLiLi 81.0)()()()( 0200 mxfiiLL 7.)(0fxiLi 56.)(0上式中，完成不确定度 、 和 计算如下：0xLxi因为 和 都只测量了一次，只有非统计不确定度，即0xL muuL58.030仪是多次测量，其统计不确定度为ix kxSiii 6.2)1()(22非统计不确定度为 muuLi 58.030仪的合成不确定度为ix
7、 Siii 6.22mf5.1.493位移法按下表记录数据：透镜第一位置 透镜第二位置测量次数（mm1Lx）（左逼近）（mm）1L（右逼近）)(211LLxx(mm)2（左逼近）(mm)2Lx（右逼近） )(212LLx1 630.0 624.2 627.1 968.2 964.2 966.2物坐标 （mm）0x350.0 像坐标 （mm）ix1250.0mxDdf iLi 1.93|4)()(4021202 十、实验结论：测出了凸透镜的焦距。十一、总结及心得体会：只有当各光学元件，如光源、发光物（矢孔屏） 、透镜等的主光轴重合时，薄透镜成像公式在近轴光线的条件下才能成立。习惯上称各光学元件主光轴重合为“共轴” 。调节“共轴”的方法一般是先粗调后细调。十二、对本实验过程及方法、手段的改进建议：自准直法测焦距时，平面反射镜距物屏最好不要超过 35 厘米。报告评分： 指导教师签字：
