1、a.b.一實驗目的學會簡單光學系統的共軸調節掌握幾種 測量薄透鏡焦距的方法二實驗儀器光具座及配件，凸透 鏡，凹透鏡，平面反射鏡三 實驗原理四一、凸透鏡焦距的測定1.粗略估測法：以太陽光或 較遠的燈光為光源，用凸透鏡將其發出的光線聚成一光點(或像 )，此時，s，sf ，即該點(或像 )可認為是焦點，而光點到透鏡中心 (光心 )的距離，即為凸透鏡的焦距，此法測量的誤差約在10左右。由于這種方法誤差較大，大都用在實驗前作粗略估 計，如挑選透鏡等。2.利用物象公式求焦距：五在近軸光線的條件下，薄透鏡成像的高斯公式 為f fs1s(1)六當將薄透 鏡置于空氣中 時，則焦距f fs s(2)ss(2)式中

2、 ,f fss為像方焦距；為物方焦距；為像距；為物距。式中的各 線距均從透 鏡中心 (光心 )量起，與光線進行方向一致 為正，反之為負，如圖 1 所示。若在實驗中分別測出物距 s 和像距 s ，即可用式 (2)求出該透鏡的焦距 f 。但應注意:測得量須添加符號，求得量則根據求得 結果中的符號判斷其物理意義。3.自準直法：如圖 2 所示，在待測透鏡 L 的一側放置被光源照明的1 字形物屏AB ，在另一側放一平面反射 鏡 M ，移動透鏡(或物屏 )，當物屏 AB 正好位于凸透 鏡之前的焦平面 時，物屏AB 上任一點 發出的光線經透鏡折射后，將變為平行光線，然后被平面反射鏡反射回來。再經透鏡折射后，

3、仍會聚在它的焦平面上，即原物屏平面上，形成一個與原物大小相等方向相反的倒立 實像 AB。此時物屏到透 鏡之間的距離，就是待測透鏡的焦距，即fs(3)由于這個方法是利用 調節實驗 裝置本身使之 產生平行光以達到聚焦的目的，所以稱之 為自準法，該法測量誤差在 1%5%之間。貝塞爾法(又稱為共軛法、二次成像法 )：物像公式法、粗略估測法自準法都因透鏡的中心位置不易確定而在測量中引進誤差，為避免這一缺點，可取物屏和像屏之 間的距離 D 大于 4 倍焦距(4f) ，且保持不變，沿光軸方向移動透鏡，則必能在像屏上 觀察到二次成像。如圖 3 所示，設物距為 s1 時，得放大的倒立實像；物距為 s2 時，得縮

4、小的倒立 實像，透鏡兩次成像之 間的位移 為 d,根據透鏡成像公式 (2)，將代入式（2）即得f D 2d 2(4)4D可見，只要在光具座上確定物屏、像屏以及透 鏡二次成像 時其滑座邊緣所在位置，就可較準確的求出焦距f 。這種方法毋 須考慮透鏡本身的厚度，測量誤差可達到 1。二、凹透鏡焦距的測定1.輔助透鏡成像法：如圖 4 所示，先使物 AB 發出的光線經凸透鏡 L1 后形成一大小適中的 實像 AB，然后在 L1 和 AB之間放入待測凹透鏡 L 2 ，就能使虛物 A B產圖 4.輔助透鏡成像法生一實像 AB。分別測 出 L2 到 AB和 AB之間距離 s2 、s2 ，根據式 (2)即可求出 L

5、 的像方焦距 f 2 。四實驗內容1光學系統的共 軸調節先利用水平尺將光具座 導軌在實驗桌上調節成水平，然后進行各光學元件共 軸等高的粗 調和細調（用位移法的兩像中心重合或不同大小的實像中心重合或 圖 3 中對應光軸點不動），直到各光學元件的光軸共軸，并與光具座導軌平行為止。2測凸透鏡的焦距（1）用物距，像距法測 f 六次，每次測量應改變物距，測量像距，分別代入公式 f ，計算結果（2）用自準法測 f 六次求平均 值，結果以 f 表示。（3）用位移法測 f 六次求平均 值，結果以 f 表示。3測凹透鏡的焦距（1）用物距，像距法測 f 六次，每次測量應改變物距，測量像距，分別代入公式 f ，計算結果（2）用自準法測 f 六次求平均 值，結果以 f 表示。注意：在測量凹透鏡的焦距時，同學經常測得的數據 誤差較大，原因主要有四個方面： 1.共軸沒有調好