用分光計(jì)測(cè)量薄透鏡的焦距論文
用分光計(jì)測(cè)量薄透鏡的焦距論文
凹透鏡透鏡是光學(xué)儀器中最基本的元件。焦距是反映透鏡特性的一個(gè)重要物理量。論文大全，凹透鏡。由于使用目的不同，需要選取不同焦距的透鏡或透鏡組。測(cè)量透鏡焦距一般在導(dǎo)軌上進(jìn)行，方法多種多樣，自準(zhǔn)法測(cè)量是一個(gè)重要方法，但是，自準(zhǔn)法測(cè)量容易出現(xiàn)假象而造成誤判;另外，對(duì)成像清晰度的判斷直接影響測(cè)量的準(zhǔn)確度。本文推薦用分光計(jì)測(cè)量薄透鏡焦距，不但不會(huì)造成真假像誤判，而且對(duì)成像清晰度判斷準(zhǔn)確度高。
1.自準(zhǔn)法測(cè)量透鏡焦距原理
凹透鏡測(cè)量凸透鏡焦距:如圖1所示，將物點(diǎn)A安放在凸透鏡L1的焦點(diǎn)(或焦平面)上時(shí)，它發(fā)出的光線通過透鏡后將成為一束平行光。若用與主光軸垂直的平面鏡M將此平行光反射回去，反射光再次通過透鏡后仍會(huì)聚于透鏡的焦點(diǎn)(或焦平面)上，則間距即為該凸透鏡的焦距。
測(cè)量凹透鏡焦距:如圖2所示，將物點(diǎn)A安放在凸透鏡L1的主光軸上，測(cè)出它的成像位置F。論文大全，凹透鏡。固定凸透鏡L1，并在L1和像點(diǎn)F之間插入待測(cè)的凹透鏡L2和一平面反射鏡M，使L2與 L1的光心O1、 O2在同一軸上。移動(dòng)L2，可使由平面反射鏡M反射回去的光線經(jīng)后，仍成像于A點(diǎn)。此時(shí)，從凹透鏡射到平面鏡上的光將是一束平行光，F(xiàn)點(diǎn)就成為由平面鏡M反射回去的平行光束的虛像點(diǎn)，也就是凹透鏡L2的焦點(diǎn)。測(cè)出的L2位置，則間距即為該凹透鏡的焦距。
凹透鏡2. 自準(zhǔn)法測(cè)量透鏡焦距誤差主要來(lái)源
從測(cè)量透鏡焦距原理圖1和圖2看到，從A處發(fā)出的光線經(jīng)透鏡透射在被測(cè)透鏡的右側(cè)形成平行光，然后通過平面反射鏡將平行光反射回去，根據(jù)光的可逆性，在A處形成等大倒立的實(shí)像;在實(shí)際操作過程中，通過左右移動(dòng)圖1中的凸透鏡L1和圖2中的凹透鏡L2直至在A處看到清晰的實(shí)像來(lái)證明在被測(cè)透鏡至平面反射鏡之間的光束為平行光，從而透鏡焦距即可測(cè)得。論文大全，凹透鏡。然而，利用光線返回的方法測(cè)量有兩個(gè)弊端:
①凸透鏡在某個(gè)位置時(shí)，由凸透鏡表面反射光在A處也會(huì)形成一個(gè)等大倒立的實(shí)像，給判斷平行光是否形成造成錯(cuò)誤。
②用眼睛直接判斷A處成像是否清晰難度大，有時(shí)候圖1中的凸透鏡和圖2中的凹透鏡在一定的移動(dòng)范圍內(nèi)看到A處成像都清晰;顯然，利用光線返回的方法測(cè)量透鏡焦距誤差會(huì)明顯偏大。
3.用分光計(jì)測(cè)量透鏡焦距
分光計(jì)中主要部件是自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡，它由自準(zhǔn)目鏡和物鏡組成，使用前必須用自準(zhǔn)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡對(duì)焦無(wú)窮遠(yuǎn)處，這樣，通過目鏡看到圖像清晰即可以判斷由透鏡折射后進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡的光線是平行光。論文大全，凹透鏡。
用分光計(jì)測(cè)量凸透鏡焦距的光具擺放位置如圖3所示，由光源發(fā)出的光線照射到物屏A上(A上有一個(gè)向上箭頭“↑”的孔)，光線透過箭頭“↑”孔射向凸透鏡L1，經(jīng)平面反射鏡M改變方向進(jìn)入自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡T，左右移動(dòng)凸透鏡L1直至通過自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡T的目鏡看到清晰的箭頭“↑”，此時(shí)，凸透鏡L1到物屏A的距離即為凸透鏡L1的焦距。
同樣道理，用分光計(jì)測(cè)量凹透鏡焦距。論文大全，凹透鏡。如圖3所示，在凸透鏡L1的前方(以光的傳播方向?yàn)閰⒖挤较?安放一塊毛玻璃屏F，適當(dāng)調(diào)節(jié)物屏A、凸透鏡L1、毛玻璃屏F的位置，通過自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡T的目鏡看到在毛玻璃上形成一個(gè)清晰的箭頭“↑”的實(shí)像并記錄此時(shí)像(毛玻璃)的位置F，然后，把毛玻璃屏換成凹透鏡L2，左右移動(dòng)凹透鏡L2的位置直至通過自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡目鏡看到清晰的箭頭“↑”并記錄此時(shí)凹透鏡L2的位置，則毛玻璃屏F到凹透鏡L2之間距離即為凹透鏡的焦距。論文大全，凹透鏡。
4.測(cè)量數(shù)據(jù)及分析
用分光計(jì)測(cè)量透鏡焦距數(shù)據(jù)如下:
①測(cè)量凸透鏡焦距數(shù)據(jù)如表1所示，
表2 單位:cm
物屏A位置 凸透鏡L1位置 毛玻璃屏F位置 凹透鏡L2位置 凹透鏡L2焦距
50.00 80.00 140.10 114.00 26.10
50.00 85.00 131.65 105.50 26.15
50.00 90.00 130.00 104.10 25.90
②測(cè)量凹透鏡焦距數(shù)據(jù)如表2所示，
從表1和表2測(cè)量數(shù)據(jù)看出，凸透鏡焦距測(cè)量值為()cm，相對(duì)誤差為
0.1%;凹透鏡焦距測(cè)量值為()cm，相對(duì)誤差為0.3%。結(jié)果表明，用分光計(jì)測(cè)量透鏡焦距精準(zhǔn)度高，重復(fù)性好。
5.結(jié)束語(yǔ)
用分光計(jì)測(cè)量透鏡焦距充分利用了準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡來(lái)鑒別平行光，不必把光線向光源回射，避免出現(xiàn)假象而造成誤判;另外，采用準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡對(duì)成像清晰度的判斷更加直接，對(duì)成像清晰度判斷準(zhǔn)確度更高。測(cè)量數(shù)據(jù)表明，用分光計(jì)測(cè)量透鏡焦距精準(zhǔn)度高，重復(fù)性好。
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