透镜焦距的测定及光学设计

南 昌 大 学 物 理 实 验 报 告课程名称：大学物理实验实验名称：透镜焦距测量与光学设计学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、实验目的：1. 观察薄凸透镜、凹透镜的成像规律。2. 学习测量焦距的方法：自准法、物像法、共轭法测凸透镜焦距；辅助成像测凹透镜焦距。3. 通过实验掌握望远镜和显微镜的基本原理，并在导轨和光具座上用透镜自组望远镜和显微镜。4. 通过实际测量了解显微镜、望远镜的主要光学参量。5. 了解视觉放大率的概念并学习其测量方法。二、实验原理：1．测凸透镜的焦距（1）自准直法如图 1 所示，用屏上“1”字矢孔屏作为发光物。在凸透镜的另一边放置一平面反射镜，光线通过凸透镜后经平面反射镜返回孔屏上。移动透镜位置可以改变物距的大小，当物距正好是透镜的焦距时，物上任意一点发出的光线经透镜折射后成为平行光，经平面镜反射后，再经透镜折射回到矢孔屏上。这时在矢孔屏上看到一个与原物大小相等的倒立实像。这时物屏到凸透镜光心的距离即为此凸透镜的焦距。（2）物距像距法如图 2 所示，用屏上“ 1” 字矢孔作为发光物，经过凸透镜折射后成像在另一侧的观察屏上。在实验中测得物距u 和像距 v，则凸透镜的焦距为vuuvf用自准直法和物距像距法测凸透镜焦距时，都必须考虑如何确定光心的位置。光线从各个方向通过凸透镜中的一点而不改变方向，这点就是该凸透镜的光心。凸透镜的光心一般与它的几何中心不重合，因而光心的位置不易确定，所以上述两种方法用来测定凸透镜焦距是不够准确的，误差约为1.0%~5.0% 。图 1 自准直法测焦距图 2 物距像距法测焦距3. 共轭法测量凸透镜焦距如果物屏与像屏的距离b 保持不变 , 且 b>4f, 在物屏与像屏间移动凸透镜, 可两次成像 . 当凸透镜移至O1处时 , 屏上得到一个倒立放大实像, 当凸透镜移至O2处时 , 屏上得到一个倒立缩小实像, 由共轭关系结合焦距的高斯公式得: 实验中测得a 和 b, 就可测出焦距f. 光路如上下图所示: 4.凹透镜（辅助成像） ：如下图所示，在没有凹透镜时，物AB经凸透镜1L 后将成实像A`B` ，在1L 和 B`A` 间插入凹透镜2L 后， B`A` 便称为了2L 的物，但不是实物，而为虚物。对2L 而言，物距A`O`。该虚物由凹透镜2L 再成实像于B``A``,由透镜成像公式（ 1）得'''fssssf5. 显微镜原理：显微镜是用来观察近处细小物体细节的重要目视光学仪器吧，它对被观察物体进行了两次放大：第...