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

關(guān)鍵字 長焦距;激光電源;標(biāo)尺

中圖分類號(hào)O435 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)1673-9671-(2009)111-0063-01

測量薄透鏡 的焦距常用方法有物象法、自準(zhǔn)直法、二次成像法、視差法等方法。但當(dāng)透鏡焦距 大于光具座長度L時(shí)，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(shí)驗(yàn)原理

薄透鏡成像在近軸條件下，滿足高斯定律當(dāng)， 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(huì)聚于一點(diǎn)即為焦點(diǎn)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(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)裝置如圖2，可用He-Ne激光電源當(dāng)成準(zhǔn)直光或市場二極管細(xì)光束做電源，光屏用帶刻度的標(biāo)尺替換，實(shí)驗(yàn)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(biāo)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(biāo)尺上(暗室)觀察光線與光具座平行，在標(biāo)尺上標(biāo)出光點(diǎn)位置，然后放入透鏡調(diào)節(jié)透鏡高低使透射出的光點(diǎn)與標(biāo)出的位置重合，最后將透鏡旋轉(zhuǎn)180度再次重合反復(fù)幾次，此點(diǎn)即為透鏡的光心，用筆在透鏡上標(biāo)出光心0;讀出其打在標(biāo)尺上的位置xo。

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

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(diǎn)到光心的距離di如圖3所示透鏡截面

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

待測透鏡測量數(shù)據(jù)如表1D=90cm

用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖4

在圖4上任取兩點(diǎn)可得斜率k:

因?yàn)榻咕嗟臉?biāo)準(zhǔn)值已知可求其百分比誤差B

4結(jié)束語

從以上實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果看到:用此方法較為準(zhǔn)確，與常用其他方法測量相對誤差相同，實(shí)驗(yàn)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(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)開闊思路有幫助。

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