測定薄透鏡的焦距2、掌握測量薄透鏡焦距的幾種方法及其原理；(1)f—焦距（凸透鏡為正，凹透鏡為負）u、v、f均從透鏡的光心算起。由(23-1)式可知，只要能測出測定薄透鏡的焦距2、掌握測量薄透鏡焦距的幾種方法及其原理；(1)f—焦距（凸透鏡為正，凹透鏡為負）u、v、f均從透鏡的光心算起。由(23-1)式可知，只要能測出u和v，則f

fxx21xxxx2132

實驗項目

1、掌握簡單光路的分析和光學系統的共軸、等高調節方法；教學目的3、加深對透鏡成像規律的認識。1.薄透鏡成像公式通過透鏡中心并且垂直于鏡面的直線稱做透鏡的主光軸。近光軸光線通過薄透鏡成像規律可表示為111uvf

其中u—物距（實物為正，虛物為負）v—像距（實像為正，虛像為負）實驗原理

便可求出。2.凸透鏡焦距的測量方法（1）平面鏡法（自準法）如圖1所示，當物體位于凸透鏡的焦平面時，物點所發出的光通過凸透鏡后將成為一束平行光。如果用平面鏡把這束平行光反射回去（反射光也是一束平行光），使反射光再次通過凸透鏡，則這束平行反射光將會聚成像于透鏡的焦平面上。因此，通過調整凸透鏡與物體之間的距離使得在物屏上能看到物體的清晰的像，那么物體與透鏡的距離就是透鏡的焦距。此時分別讀出

物體與透鏡在光具座上的位置x1和x2，則透鏡焦距為。

圖1平面鏡法（2）物距像距法如圖2所示，當物體置于凸透鏡焦距以外，物體發出的光線經透鏡折射后成像在透鏡的另一側，調節像屏（或透鏡）位置，使得在像屏上得到清晰的物體的像，此時分別讀出物屏，透鏡及像屏在光具座上的對應位置x1、x2

和x3。則物距u，像距v。再利用(1)式便可求出透鏡焦

距。

1

(2)

(3)L2L4Ll(4)2(5)l2

圖2(2)

(3)L2L4Ll(4)2(5)l2（3）共軛法(兩次成像法)如圖3所示，物屏和像屏間的距離L＞4f，保持L不變，移動透鏡，當它在O1處時，像屏上出現一個放大的清晰的像(此時物距為u1，像距為v1)，當它移到O2處時，像屏上出現一個縮小的清晰的像，對應兩次成像時透鏡間的距離為l，按透鏡成像公式(1)式可知：在O1處有111uLuf11在O2處有111ulLulf11由(2)式、(3)式消去f得

u1

將(4)式代入(3)式得

f

其中，L、l均可測，故f可求得。

圖3共軛法(兩次成像法)用這種方法雖然較復雜，但它避免了在物距像距法中測量u、v時，由于估計光心位置不準確而帶來的誤差。3.物距像距法測定凹透鏡焦距為了能用物距像距法測凹透鏡的焦距，我們加進輔助凸透鏡L1為凹透鏡

2

uX1.光學系統需要共軸等高調節的原因，及其“大像追小像”的調節方法；合。測凸透鏡的焦距：利用作圖法算出焦距；1.共軸等高的調節：大小像中心是否完全重合；2.長度的測量，有效數字：是否估讀到mm下一位；uX1.光學系統需要共軸等高調節的原因，及其“大像追小像”的調節方法；合。測凸透鏡的焦距：利用作圖法算出焦距；1.共軸等高的調節：大小像中心是否完全重合；2.長度的測量，有效數字：是否估讀到mm下一位；XXX。將u、v代入(1)式便可算出凹透鏡的焦距f。，像距晰像A′B′,然后在L1和A′B′之間插入一個與L1共軸的凹透鏡L2，A′B′對于L2來說是一個虛物，調節L2的位置，虛物A′B′經L2成一實像A″B″(也可定性理解為由于凹透鏡發散作用，光線的會聚點將遠移至A″B″)。分別記下A′B′，A″B″

和O2在光具座上的位置X′，X″和X。則物距

v

圖4物距像距法測定凹透鏡焦距教學重點與

難點2.測凹透鏡焦距時：如何找出正確的物距；像的大小是否合理。1、調節物屏與凸透鏡等高共軸

（1）先粗調：使物屏上物的中心與凸透鏡中心大致在一條與光具座滑軌平行

的直線上。

（2）后細調：采用“大像追小像”的方法，使物像共軛法的大小兩像中心重實驗內容2、用共軛法測凸透鏡的焦距；3、用自準法測凸透鏡的焦距；4.5.用物距像距法測凹透鏡的焦距。測量與數據

處理要求3.用物距像距法測凸透鏡的焦距：作圖是否正確；4.凸（凹）透鏡焦距的測量：是否在誤差范圍內。

3

離D大于透鏡焦距的4倍？實驗中如果D選擇不當，對焦距的測量《大學物理實驗》——離D大于透鏡焦距的4倍？實驗中如果D選擇不當，對焦距的測量《大學物理實驗》——馬靖馬宋設施洋主編《大學物理實驗指導》——丁道瀅陳之前主編

5.共軛法測透鏡焦距的優點（5分）操作評分標準（共60分）

0.2cm且0.5cm，且1cm扣：10分1cm:扣15分

0.2cm，且0.5cm，且1cm扣：10分1cm：扣15分0.5cm扣：5分

0.5cm扣：5分

思考題有何影響？2.為什么采用“大像追小像”的方法，來調節光具組的共軸等高？

參考資料

《物理實驗教程》——丁慎訓張連芳主編《大學物理實驗》——霍劍青吳泳華等主編一、預習及操作評分標準預習部分評分標準(共40分)1.實驗目的(5分)2.實驗儀器(5分)3.實驗原理：文字敘述（5分）；主要公式（5分）；原理圖（5分）4.共軸等高：粗調(5分)；細調(5分)評分標準

1．儀器操作是否規范（5分）2．調共軸等高（10分）3．凸透鏡：共軛法（10分）；平面鏡法（10分）；物距像距法（10分）4．凹透鏡：（10分）5．實驗完畢，儀器是否整理（5分）

二、實驗報告評分標準1．凸透鏡：共軛法（30分）（1）大小像