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1、课程论文三题目： 凹透镜焦距测定方法的分析班级： 09物理学本科班 姓名： 邓世桂 学号： 090800006 指导老师： 尹真 凹透镜焦距测定方法的分析09物理学本科班；邓世桂 王青山 陈文峰指导老师：尹真摘要：薄凹透镜是一种发散透镜。实物经过凹透镜的折射后发散，不能形成实像，因此测量凹透镜焦距的方法比较复杂。一般要在光具座上进行，并需增加一些辅助器件（凸透镜、平面镜等），然后利用会聚光束或平行光束来测量凹透镜焦距。本实验通过三种方法测定凹透镜的焦距。关键词：凹透镜、焦距、折射、聚光束、平行光束1、 引言凹透镜的焦距之所以难测量是因为实物经过凹透镜的折射后发散，不能形成实像，本实验通过借助凸
2、透镜（虚物成实相法）、平面镜和望远镜分别用三种不同的原理测量同一焦距，通过分析实验结果及误差得出凹透镜的实验结果。本实验操作简单，实验结果准确度高，是测量凹透镜焦距的三种常用实验方法。2、实验目的学会调节光学系统共轴，并了解视差原理的实际应用。掌握凹透镜焦距的三种常用测定方法。3、实验仪器光具座，发散透镜，物屏，白屏，平面反射镜，尖头棒，指针，望远镜，光源。4、实验原理当透镜厚度与焦距相比甚小时，称为薄透镜。设薄透镜的像方焦距为，物距为，对应的像距为，在近轴光线条件下，透镜成像的高斯公式为故 薄凹透镜是一种发散透镜。实物经过凹透镜的折射后发散，不能形成实像，因此测量凹透镜焦距的方法比较复杂。一
3、般要在光具座上进行，并需增加一些辅助器件（凸透镜、平面镜等），然后利用会聚光束或平行光束来测量凹透镜焦距。本实验用以下三种方法测量凹透镜焦距。方法 1：用凸透镜辅助测量凹透镜焦距此方法也可称为物距像距法。实验光路如图1 所示。先用一块凸透镜把实物 发出的光线会聚，使之成像于点（可用光屏找到实像），然后加入待测凹透镜，会聚光束经凹透镜 折射发散后形成一个新的像点（仍是实像）。分别记下、和凹透镜在光具座上的位置，则物距，像距,代入高斯公式中，即可求出凹透镜的焦距。方法 2：用平面镜辅助测量凹透镜焦距实验光路如图 2。实物 发出的光经待测凹透镜 折射发散后成虚像于点，在 前面放一尖头棒和平面反射镜（
4、 应略低于凹透镜），实验者在图中E 处可同时看到凹透镜中的虚像和平面镜 中的虚像，前后移动尖头棒，直到与完全共面。记下、 和在光具座上的位置读数，则物距,像距,代入高斯公式中，即可求出凹透镜的焦距。方法 3：用望远镜测量凹透镜焦距实验光路如图 3。当在光具座上找到实物经凸透镜会聚成像的像点后，加入待测凹透镜，然后用已调好的望远镜（对无穷远聚焦）观察经凹透镜 折射后的光束，前后移动凹透镜，改变它与像点的距离，直到人眼从望远镜中观察到清晰的物象。记下凸透镜所成像点和凹透镜在光具座上的位置读数，二读数之差就是凹透镜的焦距（应为负值）。5、实验步骤（一）、共轴，等高调节将照明光源，物屏，凸透镜待测凹透
5、镜和白屏望远镜依次放在光具座导轨上，调节各光学元件的光轴。（二）、用凸透镜辅助测量凹透镜焦距按图1所示，先用辅助透镜，把物屏成像在上，记录的位置，然后将待测凹透镜置于与之间的适当位置，将物屏向外移，使屏上重新得到清晰的像，分别测出、及凹透镜的位置，求出物距和像距，带入高斯公式，算出，改变发散透镜的位置，重复几次，求平均值。（三）、用平面镜辅助测量凹透镜焦距按图2所示，物体（尖头棒）经发散透镜后成正立虚像，在前另置指针和平面镜（略低于透镜），观察者在前可以同时看到中的虚像和中针的虚像，移动指针，直至与之间无视差，即当观察者眼睛左右移动时，与无相对移动，这时与共面。若测出、和、距离，则像距，带入高
6、斯公式，求出的焦距。改变发散透镜的位置，重复测量几次，求其平均值。（四）、用望远镜测量凹透镜的焦距 先用望远镜对着无穷远处，调节望远镜使看到的像清晰，即对无穷远处聚焦。按图3所示，先用辅助透镜，把成像于屏上，再加入待测凹透镜，前后移动凹透镜，直到人眼从望远镜中看到清晰的物象。记录凸透镜所成像点和凹透镜在光具座上的位置读数、，二读数之差就是凹透镜的焦距。改变凹透镜的位置，重复测量几次，求平均值。6、注意事项（1）、在使用仪器时要轻拿、轻放，勿使仪器受到震动和磨损。（2）、调整仪器时，应严格按各种仪器的使用规则进行，仔细地调节观察，冷静地分析思考，切勿急躁。（3）、任何时候都不能用手去接触玻璃仪器
7、的光学面，以免在光学面上留下痕迹，使成像模糊或无法成像。如必须用手拿玻璃仪器部件时，只准拿毛面，如透镜四周，棱镜的上、下底面，平面镜的边缘等。（4）、当光学表面有污痕或手迹时，对于非镀膜表面可用清洁的擦镜纸轻轻擦拭，或用脱脂棉蘸擦镜水擦拭。7、实验7.1、数据记录表（一）：用凸透镜辅助测量凹透镜焦距单位：cm位置次数128.1013.2543.20227.9013.4043.20327.8013.1043.20表（二）：用平面镜辅助测量凹透镜焦距单位：cm 位置次数1150.050.041.258.702150.050.041.358.903150.050.041.308.85表（三）：用望远
8、镜测量凹透镜的焦距单位：cm 位置次数150.018.90250.018.75350.018.957.2、数据处理（一）、用凸透镜辅助测量凹透镜焦距所以物距 =43.20-27.933=15.267像距 误差分析： 所以凹透镜焦距为 （二）、用平面镜辅助测量凹透镜焦距 ， ，所以物距 像距 误差分析： 所以 所以凹透镜焦距为（三）、用望远镜测量凹透镜的焦距 所以 误差分析： 所以 所以凹透镜焦距为 7.3、误差分析（1）、光具座上的刻度磨损带来的系统误差。（2）、实验操作不当带来的实验误差。（3）、移动实验仪器时观察到的实验现象并不是最理想的，比如像并不最清晰、第二种方法中两像并不重合、望远镜
9、中像并不最清晰带来的实验误差。（4）、外部环境影响带来的误差。7.4、实验结果讨论与分析本实验用三种方法测量了凹透镜焦距，通过本实验已基本掌握测量凹透镜焦距的常用方法，能用凸透镜，平面镜，望远镜辅助测量凹透镜的焦距，三种实验结果准确。使用望远镜作辅助测量的实验，因为望远镜的精度高，避免了用凸透镜测量时屏上最清晰处无法准确确定和用平面镜测量时两像无法准确重合的问题，所以第三种实验方法相对于前两种方法有较大的改进，准确度也较前两种方法高。总的实验结果在误差允许范围之内可认为与真实值相等。8、参考文献1、鲍小凡，清华大学物理学实验（光学部分）北京：高等教育出版社 2000. 218-222，2702
10、、杨述武，普通物理学实验（光学部分）北京：高等教育出版社，2007.12赣南师范学院物理学专业课程论文3成绩评定表班级09物理本科学生姓名邓世桂学号090800006论文题目凹透镜焦距测定方法的分析指导教师姓名尹真对论文的学术评语对论文的评分评分项目（分值）学习态度（20分）文字表达（20分）学术水平（60分）合计(100分)指导教师签 名: 年 月 日得 分赣南师范学院物理学专业课程论文3成绩评定表班级09物理本科学生姓名陈文峰学号090800003论文题目凹透镜焦距测定方法的分析指导教师姓名尹真对论文的学术评语对论文的评分评分项目（分值）学习态度（20分）文字表达（20分）学术水平（60分）合计(100分)指导教师签 名: 年 月 日得 分赣南师范学院物理学专业课程论文3成绩评定表班级09物理本科学生姓名王青山学号090800031论文题目凹透镜焦距测定方法的分析指导教师姓名尹真对论文的学术评语对论文的评分评分项目（分值）学习态度（20分）文字表达（20分）学术水平（60分）合计(100分)指导教师签 名: 年 月 日得 分
