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1、实验简介实验简介n本实验了解光学基本元件透镜特性，学习薄透镜焦距的测量方法n焦距是薄透镜的光心到焦点的距离，是薄透镜的重要参数之一，物体通过薄透镜而成像的位置及性质（大小、虚实）与其有关。n透镜分类：凸透镜、凹透镜n生活中的典型应用：照相机、摄像机、望远镜、显微镜、眼镜n人眼？凸透镜进入人眼的光线经晶体（眼珠）折射后在视网膜上成像，人便看到了色彩绚丽的世界。远处睫状体肌松弛眼珠焦距变大近处睫状体肌收缩眼珠焦距变小实验目的实验目的 了解薄透镜的成像规律；了解薄透镜的成像规律； 掌握光学系统的共轴调节；掌握光学系统的共轴调节； 掌握薄透镜焦距的常用测定方法，掌握薄透镜焦距的常用测定方法， 比较其优
2、缺点。比较其优缺点。实验仪器实验仪器光具座及附件、光源、平面反射镜、物屏、像屏 待测凸透镜、凹透镜待测凸透镜、凹透镜实验原理实验原理薄透镜薄透镜是指其厚度比两球面的曲率半径小得多的透镜。是指其厚度比两球面的曲率半径小得多的透镜。透镜：透镜：凸透镜正透镜或会聚透镜对光线起会聚作用。凸透镜正透镜或会聚透镜对光线起会聚作用。 凹透镜负透镜或发散透镜对光线起发散作用。凹透镜负透镜或发散透镜对光线起发散作用。薄透镜成像公式薄透镜成像公式 高斯公式高斯公式规定规定凸透镜成像规律凸透镜成像规律（1）自准直法（平面镜法） 当物体当物体A A处在凸透镜的焦距平面时，处在凸透镜的焦距平面时，物物A A上各点发出的
3、光束，经透镜后成上各点发出的光束，经透镜后成为不同方向的平行光束。为不同方向的平行光束。 若用一与主光轴垂直的平面镜将平行若用一与主光轴垂直的平面镜将平行光反射回去，则光反射回去，则反射光再经透镜后仍反射光再经透镜后仍会聚焦于透镜的焦平面上会聚焦于透镜的焦平面上，此关系就，此关系就称为称为自准直原理。自准直原理。 所成像是一个与原物等大的倒立实像所成像是一个与原物等大的倒立实像A。 自准直法的特点是自准直法的特点是:物、像在同一焦平面上。物、像在同一焦平面上。 自准直法除了用于测量透镜焦距外，自准直法除了用于测量透镜焦距外，还是光学仪器调节中常用的重要方法。还是光学仪器调节中常用的重要方法。实
4、验原理实验原理薄凸透镜焦距的测定方法薄凸透镜焦距的测定方法 （2）物距像距法光路图如图所示。 物屏物屏P凸透镜凸透镜L像屏像屏Nvuf物距像距法物距像距法凸透镜能成实像测出物距u和像距v代入透镜成像公式算出凸透镜的焦距。实验原理实验原理（3）共轭法 (贝塞尔法、二次成像法、位移法） 光路图如下图所示。光路图如下图所示。 由凸透镜成像规律可知，如果物屏与像屏的相对位置由凸透镜成像规律可知，如果物屏与像屏的相对位置l l保持不变，而且保持不变，而且l4f，当凸透镜在物屏与像屏之间移动当凸透镜在物屏与像屏之间移动时，可实现两次成像。时，可实现两次成像。 实验原理实验原理透镜在透镜在x1位置时，成倒立
5、、放大的实像，位置时，成倒立、放大的实像，( (黄线黄线) )实验中，只要中，只要测量出光路量出光路图中的物屏中的物屏与像屏的距离与像屏的距离l和透和透镜两次成像移两次成像移动的的距离距离d，代入右式就可算出透，代入右式就可算出透镜的焦距。的焦距。 （3）共轭法 (贝塞尔法、二次成像法、位移法） 透镜在透镜在x2位置时，成倒立、缩小的实像。位置时，成倒立、缩小的实像。 ( (蓝线蓝线) )凹透镜焦距的测定凹透镜焦距的测定 凹透镜是发散透镜，所成像为凹透镜是发散透镜，所成像为虚像虚像，不能用像屏接收。，不能用像屏接收。 为了测量凹透镜的焦距，常用辅助凸透镜与之组成为了测量凹透镜的焦距，常用辅助凸
6、透镜与之组成透镜组，使能得到能用像屏接收的实像。透镜组，使能得到能用像屏接收的实像。 其测量原理如下光路图所示。其测量原理如下光路图所示。测量凹透镜焦距测量凹透镜焦距O1O2ABvL1uBL2AAB实物物AB经凸透凸透镜L1成像于成像于AB。在在L1和和AB之之间插入待插入待测凹透凹透镜L2，就凹透，就凹透镜L2而言，而言，虚物虚物AB又成像于又成像于AB。 实验中，调整实验中，调整L L2 2及像屏至合适的位置，就可找到透镜及像屏至合适的位置，就可找到透镜组所成的实像组所成的实像ABAB。 因此可把因此可把O O2 2AA看为凹透镜的物距看为凹透镜的物距u u，O O2 2AA看为凹透镜的像
7、看为凹透镜的像距距v v，则由成像公式可得，则由成像公式可得 （虚物的物距为负）（虚物的物距为负） 由于由于u 4f 细调：细调：若物的中心若物的中心P P偏离透镜的光轴，则所成的大像和小像的中心偏离透镜的光轴，则所成的大像和小像的中心PP和和PP将不重合，但小像位置比大像更靠近光轴（如下图所示）。将不重合，但小像位置比大像更靠近光轴（如下图所示）。 调节时，以小像的中心位置为参考，调节透镜（或物）的高低，调节时，以小像的中心位置为参考，调节透镜（或物）的高低，逐步逼近光轴位置。当大像中心逐步逼近光轴位置。当大像中心PP与小像中心与小像中心PP重合时，系统重合时，系统即处于共轴状态。即处于共轴
8、状态。实验中，用什么测量方法确定清晰像的位置？实验中，用什么测量方法确定清晰像的位置？能够正确判断成像的清晰位置是光学实验获得能够正确判断成像的清晰位置是光学实验获得准确结果的关键，为了准确地找到像的最清晰准确结果的关键，为了准确地找到像的最清晰位置，可采用左右逼近法读数。位置，可采用左右逼近法读数。先使像屏从左向右移动，到成像清晰为止，先使像屏从左向右移动，到成像清晰为止，记下像屏位置，再自右向左移动像屏，到像记下像屏位置，再自右向左移动像屏，到像清晰再记录像屏位置，取其平均作为最清晰清晰再记录像屏位置，取其平均作为最清晰的像位。的像位。数据处理表一 自准法12345物像屏位置x1透镜位置x2焦距 f单位：cm表二 物像距法像的特点物的位置x1 透镜位置x2像的位置x3倒立缩小实像 倒立等大实像 倒立放大实像 次数物的位置x1透镜位置x2透镜位置x3像的位置x4123表三 共轭法2、测量凹透镜的焦距（1）自准法物经凸透镜后所成像的位置为x2次数凹透镜位置x1/cm观察屏位置x3/cm/cm123/cm1、近视眼镜片和远视眼镜片各为何种透镜？2、比较测凸透镜焦距所用的方法，哪一种方法准确？思考题
