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        如何測(cè)量凸透鏡的焦距

        2008-11-11 10:02:12陳傳超
        關(guān)鍵詞:光屏平面鏡凸透鏡

        陳傳超

        ■ 利用平行光的會(huì)聚特點(diǎn)

        實(shí)驗(yàn)原理平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后,折射光線在焦點(diǎn)處會(huì)聚,焦點(diǎn)到透鏡光心的距離叫做焦距.

        實(shí)驗(yàn)器材凸透鏡、白紙板、刻度尺.

        測(cè)量步驟1.讓凸透鏡正對(duì)著太陽(yáng),拿白紙板在它的另一側(cè)來(lái)回移動(dòng),直到紙上的光斑最小為止.

        2.用刻度尺測(cè)出紙板到凸透鏡的距離D,則凸透鏡的焦距f=D.

        實(shí)驗(yàn)說(shuō)明1.因?yàn)橹挥刑?yáng)光與凸透鏡的主光軸平行時(shí),才能準(zhǔn)確地確定焦點(diǎn)的位置,故操作時(shí)應(yīng)讓凸透鏡正對(duì)著太陽(yáng),即讓太陽(yáng)光垂直于凸透鏡,且白紙板與凸透鏡平行.

        2.當(dāng)紙上的光斑最小時(shí),應(yīng)保持凸透鏡、白紙板的相對(duì)靜止.

        3.選用紙板而不用白紙的原因是白紙較軟,測(cè)量時(shí)不方便.

        ■ 利用凸透鏡成實(shí)像規(guī)律

        實(shí)驗(yàn)原理凸透鏡在成實(shí)像時(shí),若物距等于2倍焦距,則像距也等于2倍焦距,且物與像等大.

        實(shí)驗(yàn)器材光具座、蠟燭、凸透鏡、光屏.

        測(cè)量步驟1.在光具座上的中間位置固定好凸透鏡,兩側(cè)較遠(yuǎn)處等距離放置點(diǎn)燃的蠟燭、光屏,調(diào)整蠟燭、凸透鏡、光屏,使它們的中心在同一高度.

        2.將蠟燭和光屏等速向凸透鏡靠近,直到光屏上出現(xiàn)清晰的實(shí)像.

        3.測(cè)出光屏(或蠟燭)到凸透鏡的距離D,則凸透鏡的焦距f= .

        實(shí)驗(yàn)說(shuō)明1.該實(shí)驗(yàn)若通過(guò)物像等大的方法來(lái)確定位置,不具有操作性,原因是蠟燭的火焰不方便測(cè)量大?。?/p>

        2.在將蠟燭、光屏向凸透鏡靠近的過(guò)程中必須保證等距離移動(dòng),否則所確定的像距(或物距)就不等于2倍焦距.

        ■ 利用焦點(diǎn)的性質(zhì)

        方法一

        實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)將物體置于凸透鏡的焦點(diǎn)上時(shí),既不成實(shí)像也不成虛像.

        實(shí)驗(yàn)器材凸透鏡、刻度尺、書本.

        測(cè)量步驟1.將凸透鏡靠近書本,通過(guò)凸透鏡觀察到放大正立的文字,然后將凸透鏡平行遠(yuǎn)離書本,直到無(wú)法通過(guò)凸透鏡觀察到清晰放大的文字為止.

        2.用刻度尺測(cè)量此時(shí)的書本與凸透鏡的距離D,則凸透鏡的焦距 f=D.

        實(shí)驗(yàn)說(shuō)明1.觀察過(guò)程中應(yīng)保持凸透鏡與書本平行.

        2.當(dāng)無(wú)法觀察文字時(shí),應(yīng)立即停止移動(dòng),此時(shí),應(yīng)保持凸透鏡與課本的相對(duì)靜止.

        方法二

        實(shí)驗(yàn)原理對(duì)于凸透鏡而言,當(dāng)將點(diǎn)光源置于凸透鏡的焦點(diǎn)位置時(shí),折射光線將平行于主光軸.

        實(shí)驗(yàn)器材光具座、凸透鏡、帶小孔的光屏、蠟燭、平面鏡.

        測(cè)量步驟1.在光具座上,從左至右依次放點(diǎn)燃的蠟燭、帶小孔的光屏、凸透鏡、平面鏡,調(diào)整高度,將蠟燭緊靠光屏,并將燭焰中心、光屏小孔、凸透鏡光心、平面鏡調(diào)整于同一高度,并保證它們與光具座垂直.

        2.同時(shí)等速移動(dòng)蠟燭和光屏,觀察到燭焰經(jīng)小孔射出的光經(jīng)凸透鏡折射、平面鏡反射、又經(jīng)凸透鏡折射后,會(huì)聚成的光斑S′與小孔S恰好重合為止,如右圖所示.

        3.從光具座上讀出光屏與凸透鏡的距離D,則凸透鏡的焦距 f=D.

        實(shí)驗(yàn)說(shuō)明1.采用燭焰與帶小孔光屏的目的有二,一方面可以構(gòu)造出點(diǎn)光源,另一方面可以承接像.

        2.如果不用平面鏡的話,折射光線是否平行不好判斷,利用平面鏡恰好克服這一不足.

        責(zé)任編輯程哲

        注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文

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