測量凸透鏡長焦距的一種簡易方法

摘 要 本文介紹了用標尺在光具座利用幾何關系“測量凸透鏡長焦距的一種簡易方法”。

關鍵字 長焦距;激光電源;標尺

中圖分類號O435 文獻標識碼A 文章編號1673-9671-(2009)111-0063-01

測量薄透鏡 的焦距常用方法有物象法、自準直法、二次成像法、視差法等方法。但當透鏡焦距 大于光具座長度L時，以上方法都無法使用。下面介紹一種簡單的可在光具座上直接測量的方法。

1實驗原理

薄透鏡成像在近軸條件下，滿足高斯定律當， 有幾何相似性。如圖1所示，一束平行于主光軸的光線照射到透鏡后必然會聚于一點即為焦點F 。

若在其傳播過程中放一光屏接收。利用三角形的相似性有，所以只需測出h、D 、d 就可求出 。

2實驗過程

實驗裝置如圖2，可用He-Ne激光電源當成準直光或市場二極管細光束做電源，光屏用帶刻度的標尺替換，實驗用光具座長度L為1m。待測凸透鏡焦距f=1m。

2.1按如圖2在光具座上放置He-Ne激光電源、待測透鏡、 標尺，調(diào)節(jié)三者共軸等高。調(diào)節(jié)方法:先用水平儀將光具座調(diào)水平，再將激光光源照射到標尺上(暗室)觀察光線與光具座平行，在標尺上標出光點位置，然后放入透鏡調(diào)節(jié)透鏡高低使透射出的光點與標出的位置重合，最后將透鏡旋轉(zhuǎn)180度再次重合反復幾次，此點即為透鏡的光心，用筆在透鏡上標出光心0;讀出其打在標尺上的位置xo。

2.2 調(diào)節(jié)透鏡(降低)的高度，在標尺上讀出偏折后的xi;用筆在透鏡上標出入射點。

2.3把透鏡的高度改變5次，測量5次記錄偏折后的xi。

2.4 取下透鏡用刻度尺測出各入射點到光心的距離di如圖3所示透鏡截面

3.實驗結(jié)果

待測透鏡測量數(shù)據(jù)如表1D=90cm

用作圖法處理實驗數(shù)據(jù)如圖4

在圖4上任取兩點可得斜率k:

因為焦距的標準值已知可求其百分比誤差B

4結(jié)束語

從以上實驗過程和結(jié)果看到:用此方法較為準確，與常用其他方法測量相對誤差相同，實驗室常用方法要求相對誤差在1%~3%，有些方法超過5%.此方法簡單可行，對同學設計實驗開闊思路有幫助。

參考文獻

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