課程名稱應(yīng)用光學(xué)題目名稱檢測(cè)透鏡焦距的方式及原理姓名**股檢測(cè)透鏡的方式及原理摘要：透鏡是光學(xué)儀器中最基本的光學(xué)器件，而焦距是透鏡的重要熱阻之一。本文介紹了三種檢測(cè)凸透鏡和凹透鏡焦距的實(shí)驗(yàn)方式，分別是自準(zhǔn)直法，貝塞爾法，透鏡成像公式法。關(guān)鍵詞：焦距自準(zhǔn)直法透鏡成像公式法一：自準(zhǔn)直法光線通過(guò)坐落目鏡焦平面的分劃板后，經(jīng)目鏡產(chǎn)生平行光。平行光被垂直于光軸的反射鏡反射回去凸透鏡成像原理圖，再通過(guò)目鏡后在焦平面上產(chǎn)生分劃板標(biāo)線像與標(biāo)線重1.1自準(zhǔn)直法測(cè)凸透鏡焦距1.1.1實(shí)驗(yàn)器材光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，光具座，白光源，物屏，待測(cè)凸透鏡，全反射鏡（平面鏡）。1.1.2實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)物屏處在凸透鏡的焦平面時(shí)，它發(fā)出的光線通過(guò)透鏡后將成為一束平行光。若用與主光軸垂直的平面鏡將此平行光反射回來(lái)，反射光再度通過(guò)透鏡后仍會(huì)聚于透鏡的焦平面上，其會(huì)聚點(diǎn)將在發(fā)光點(diǎn)相對(duì)于光軸的對(duì)稱位置上。1.1.3實(shí)驗(yàn)步驟（1）如圖1-1，沿光具座裝好各元件，并調(diào)至共軸；（2）將物屏放在白光源前約50毫米處，被測(cè)凸透鏡和反射鏡盡量緊靠，并在物屏前后聯(lián)通，觀察物屏上像的變化情況，曉得物屏上出現(xiàn)清晰，倒置的字像為止；（3）仔細(xì)調(diào)整反射鏡和被測(cè)凸透鏡，曉得物屏上出現(xiàn)的倒置的字像最清晰，而且與原物屏上的字像等大；（4）這時(shí)，物屏與透鏡之間的距離既為透鏡焦距圖1-1自準(zhǔn)直法檢測(cè)凸透鏡焦距裝置圖1.2自準(zhǔn)直法測(cè)凹透鏡焦距1.2.1實(shí)驗(yàn)器材光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，光具座，白光源，物屏A，凸透鏡L1，待測(cè)凹透鏡L2，全反射鏡M（平面鏡），像屏N。
1.2.2實(shí)驗(yàn)步驟及原理凸透鏡L1發(fā)出的光成像于像屏N，將待測(cè)凹透鏡L2放在L1N之間，當(dāng)聯(lián)通L2并使其光心到屏的寬度等于凹透鏡L2的焦距時(shí)凸透鏡成像原理圖，光線經(jīng)L2后將成為平行光束，這時(shí)，若在L2M反射，將在物平面上成一與物A等大倒立的虛像。為此，只要檢測(cè)L2間的距離(ON)，即是凹透鏡L2的焦距。圖1-2自準(zhǔn)直法檢測(cè)凹透鏡焦距貝塞爾法也叫兩次成像法，大意就是通過(guò)改變被測(cè)透鏡的位置來(lái)確定透鏡的焦距。白光光源被測(cè)凸透鏡全反射鏡全反射鏡凸透鏡被測(cè)凹透鏡2.1貝塞爾法測(cè)凸透鏡焦距2.1.1實(shí)驗(yàn)器材光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，光具座，白光源，物屏，待測(cè)凸透鏡，像屏。2.1.2實(shí)驗(yàn)步驟及原理如圖2-1，取物體與像屏之間的距離L小于4倍凸透鏡焦距f，即L4f,并保時(shí)屏中將出現(xiàn)一個(gè)放大清晰的像（設(shè)此物距為u，像距為v）；當(dāng)透鏡在位置II時(shí)，屏上又將出現(xiàn)一個(gè)縮小清晰的像（設(shè)此物距為u′，像距為v′），設(shè)透鏡在兩次成像時(shí)位置之間的距離為C，按照透鏡成像公式，可得u=從圖2-1可以看出：所以只須要檢測(cè)出物體與像屏之間的距離L,透鏡在兩次成像時(shí)位置之間的距離為C，就可以求出透鏡的焦距。圖2-1貝塞爾法檢測(cè)凸透鏡焦距2.2貝塞爾法測(cè)凹透鏡焦距待測(cè)凸透鏡2.2.1實(shí)驗(yàn)器材光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，光具座，光源（物）P，待測(cè)凹透鏡L，凸透鏡2.2.2實(shí)驗(yàn)步驟及原理2.2.2.1二次成像法確定實(shí)像的位置如圖2-2所示，將光源（物）P，待測(cè)焦距的凹透鏡L，已知焦距的凸透鏡放在光具座上，調(diào)節(jié)各光學(xué)器件，使其共軸等高。
假定物P經(jīng)過(guò)凹透距的凹透鏡L和像屏Q的位置不變，聯(lián)通凸透鏡可得l的值，繼而可以確定實(shí)像P的位置。2.2.2.2凹透鏡焦距的估算如圖2-2所示，設(shè)凹透鏡L的距離為s。凹透鏡L至實(shí)像P的距離為圖2-2二次成像法檢測(cè)原理圖所以，只要采用二次成像法檢測(cè)物經(jīng)過(guò)凹透鏡所成實(shí)像的位置，即可求得凹透鏡的焦距f物經(jīng)過(guò)凹透鏡折射后發(fā)散，不能產(chǎn)生虛像，因而須要利用已知焦距的凸透鏡來(lái)輔助檢測(cè)。三：透鏡成像公式法3.1透鏡成像公式求凸透鏡的焦距3.1.1實(shí)驗(yàn)器材光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，光具座，白光源，物屏，待測(cè)凸透鏡，死機(jī)。3.1.2實(shí)驗(yàn)步驟及原理（1）在光學(xué)平臺(tái)上，如實(shí)驗(yàn)圖3-1所示，沿光具座將白光源，物屏，被測(cè)凸透鏡，死機(jī)依次裝好，并調(diào)至共軸；（2）反復(fù)聯(lián)通透鏡和死機(jī)，直至得到在藍(lán)屏上成一清晰虛像為止；（3）記錄下此時(shí)物屏，被測(cè)凸透鏡和死機(jī)的位置：O，L，P；（4）估算物距：圖3-1成像公式法測(cè)凸透鏡焦距裝置圖3.2透鏡成像公式求凹透鏡的焦距3.2.1實(shí)驗(yàn)器材光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，光具座，白光源，物屏，凸透鏡，待測(cè)凹透鏡，死機(jī)。3.2.2實(shí)驗(yàn)步驟及原理（1）在上一個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在凸透鏡和閃屏之間加入被測(cè)凹透鏡，如圖3-2；（2）調(diào)整凹透鏡和死機(jī)的位置，直至得到死機(jī)上成一清晰虛像為止；（3）借助透鏡成像公式求出凹透鏡的焦距。
圖3-2成像公式法測(cè)凹透鏡的焦距裝置圖由裝置圖可知，凹透鏡的物距可得凹透鏡焦距。四：偏差討論檢測(cè)同一凸透鏡的焦距，用第一種方式（自準(zhǔn)直法）檢測(cè)焦距形成的偏差最白光源位置O電源待測(cè)凸透鏡死機(jī)白光源凸透鏡死機(jī)電源白光源凸透鏡死機(jī)被測(cè)凹透鏡電源位置L位置H大；第二種方法（貝塞爾法）檢測(cè)形成的偏差最小，偏差最大也不超過(guò)第一種方自準(zhǔn)直法檢測(cè)凹透鏡焦距的實(shí)驗(yàn)方法[J].成都科技,2005,02:42.普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)(三、光學(xué)部份)第三版[M].上海:高等教育出版社，2000:3944.[3]劉竹琴.借助二次成像法測(cè)定凹透鏡的焦距[J].漢中學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,03:28-29+32.檢測(cè)凸透鏡焦距三種方式的偏差比較[J].小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)參考,2000,09:33-34.