篇一：透镜焦距的测量实验报告
透 镜 焦 距 的 测 量
***(201*******)
（清华大学工程物理系,北京）
摘要 利用焦距仪和已知焦距的长焦透镜测量了待测凸透镜和凹透镜焦距.分别用共轭法
和焦距仪法测量了同一凸透镜焦距,分别用自准法和焦距仪法测量了同一凹透镜焦距.实验测得凸透镜焦距为15.53cm(共轭法),15.62cm(焦距仪法),凹透镜焦距为-22.61cm(自准法),-22.67cm(焦距仪法).两种方法测得的透镜焦距均符合得较好.
关键词 凸透镜;凹透镜;焦距;焦距仪
1. 概述
透镜是最基本的光学元件,根据光学仪器的使用要求,常需选择不同的透镜或透镜组.透镜的焦距是反映透镜特性的基本参数之一,它决定了透镜成像的规律.为了正确地使用光学仪器,必须熟练掌握透镜成像的一般规律,学会光路的调节技术和测量焦距的方法. 1.1实验目的
1)加深理解薄透镜的成像规律 2)学习简单光路的分析和调节技术 3)学习几种测量透镜焦距的方法 1.2薄透镜成像规律
透镜的厚度相对透镜表面的曲率半径可以忽略时,称为薄透镜.薄透镜的近轴光线成 像公式为:
111=+ y′qβ==?其中:f为焦距,p为物距q为像距,y和y分别为物的大小和像的大小,β为放大率.
1.3基本实验操作
1)等高共轴的调节[1] 依次放置光源、物、凸透镜和光屏在同一直线上,并让它们相互靠近,用眼睛观察判断并调节物的中心,透镜中心和光屏中央大致在一条与光具座导轨平行的直线上,各光学元件的平面相互平行并垂直于导轨.用梅花形物屏做物,用标有“+”的屏做像屏.使物与像屏间的距
,
离大于透镜焦距的4倍,固定物屏和像屏滑块的位置.移动透镜,使物在光屏上两次成像,若所成大像和小像的中心重合在像屏“+”的中心,说明系统已处于等高共轴状态,反之则不共轴,此时应根据两次成像的具体情况做如下调节:
(1) 若所成“大像”的中心 不在“+”的中心, 则左右或上下调节物屏,使“大像”中心落在像屏“+”的中心.
(2)移动透镜使物在像屏上成一小像, 若小像中心不在“+”的中心,则左右或上下调节 透镜使小像中心落在“+”的中心.
(3) 重复(1)、(2)两步骤、反复将大像和小像中心都调在像屏“+”的中心,直到所成大像和小像中心都重合在像屏“+”的中心为止.
2)凹透镜的使用
本实验所使用的凹透镜刻度不在凹透镜中心平面上,故实验操作时记录凹透镜位置每组至少应记录两次,分别将凹透镜双面朝同一方向,记录平均值作为本组实验的凹透镜位置.
2. 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:
??2???2f=实验中测得a和b,就可测出焦距f.光路如上图所示: 2.1实验数据记录
计算得: a 其中:?a=0.25cm，?b=0.20cm
?f=f× （?????）+(
2??×???
??2+??2 ×???2
)=0.09cm ???????
故f=15.53±0.09cm.
3. 焦距仪测量凸透镜焦距
焦距仪光路图如右图所示,由几何关系可得:tan??0=??tan??=
且tan??0=tan??
??
??′??
故????=
??′??
??.
3.1实验数据记录
计算得:
?? =2.841mm,fx=
,
??′??
??=15.63cm
22?y= ???2+???2= (????(??)??y’ )+???=0.018mm[2][3]
?fx=fx× (
???′2
)??′
+(??)2+(??)2=0.11cm
??????
故fx=15.63±0.11cm
4. 自准法测量凹透镜焦距
如右图,物屏上的箭矢AB经凸透镜L1
,,
后成虚像AB,图中O1F1=f1为L1的焦距.现将
,,
待测凹透镜L2置于L1与A1B1之间,此时,AB
,,
成为的L2虚物.若虚物AB正好在L2的焦平面上,则从L2出射的光将是平行光.若在L2后面垂直光轴放置一个平面反射镜,则最后
,,,,
必然在物屏上成实像AB.此时分别测出L2
的位置及虚物的位置,则就是待测凹透镜的焦距f.[4] 4.1实验数据记录
计算得:
=42.93(cm),????2=65.54(cm) ???f=-|??2|=-22.61(cm)
22???2= ???2+???2= (????(??)?? )+???=0.11cm[2][3] ??222???= ???2+???2= (????(??)?? F)+???=0.15cm[2][3]
???= ???22+???2=0.18cm
故f=-22.61±0.18cm
5. 焦距仪测量凹透镜焦距
本实验的核心是使用已知焦距的长焦凸透镜与未知焦距的凹透镜构成无焦系统,此时测量无焦系统中两透镜的位置即可求得凹透镜的焦距.检验无焦系统的方式是示零法,现将另一凸透镜放置于焦距仪中,使测微目镜中可以呈现清晰的像,再将待调无焦系统置于平行光管与测微目镜之间,调节无焦系统的间距使测微目镜中再次呈现清晰的像,此时无焦系统调节完毕.装置如上图所示. 5.1实验数据记录
5.2实验数据处理
计算得: =8.93cm ???
)=-22.67cm f=-(F- ???
2222???? = ???+???= (????(??)???f)+???=0.27cm[2][3]
???=???? =0.27cm
故f=-22.67±0.27cm
6. 结论
实验测得凸透镜焦距为15.53±0.09cm(共轭法),15.62±0.11cm(焦距仪法),凹透镜焦距为-22.61±0.18cm(自准法),-22.67±0.27cm(焦距仪法).两种方法测得的透镜焦距均符合得较好.
参考文献
[1] 徐龙海.透镜测焦实验中等高共轴的调节[J].曲阜师范大学学报(自然科学版),1995,S2:67 [2] 赵玉屏. 不确定度A类分量的t因子[J].物理通报,2000,11:32-33
[3] 陆申龙,曹正东. 关于不确定度A类计算值与B类计算值可靠性的讨论[J].物理实
验,1998,1:17-18
[4] 任占梅.自准直法测量凹透镜焦距的实验技巧[J].内江科技,2005,2:42
篇二：望远镜测微目镜及透镜焦距的测量
长春工程学院
大学物理实验设计性实验报告
望远镜测微目镜及透镜焦距的测量
院系名称： 专业班级： 姓 名 ： 学 号 ：
望远镜测微目镜及透镜焦距的测量
实验原理：
薄透镜是透镜中最基本的一种，其厚度较自身两折射球面的曲率半径及焦距要小得多，厚度可忽略不计，在近轴条件下，物距u、像距υ、焦距f满足高斯公式:
?
111??uvf
符号规定：距离自参考点（薄透镜的光心）量起，与光线进行方向一致时为正反之为负。
实验仪器：
带标尺的光具座一台，凸透镜一块，凹透镜一块，带箭矢物光孔电源一台，平面 反射镜一块，光屏一个，光学元件底座和支架各6个
。
实验方法：
一、光学系统的共轴调节 1、粗调 2、细调
二、凸透镜焦距的测定
用物像法、自准法、共轭法测量凸透镜焦距。 1、自准法 2、物像法 3、共轭法
三、凹透镜焦距的测定 1、物像法
2、自准法
一、实验目的
1、了解透镜成像的原理及成像规律；
2、学会光学系统共轴调节，了解视差原理的实际应用；
3、掌握薄透镜焦距的测量方法，会用左、右逼近法确定像最清晰的位置，测量 凸透镜和凹透镜的焦距；
4、能对实验结果进行分析，比较各种测量方法的优缺点，对实验数据进行不确 定度处理，写出合格的实验报告
二、实验仪器
带标尺的光具座一台，凸透镜一块，凹透镜一块，带箭矢物光孔电源一台，平面反射镜一块，光屏一个，光学元件底座和支架各6个。
三、实验原理
薄透镜是透镜中最基本的一种，其厚度较自身两折射球面的曲率半径及焦距要小得多，厚度可忽略不计，在近轴条件下，物距u、像距υ、焦距f满足高斯公式:
?
111??uvf
符号规定：距离自参考点（薄透镜的光心）量起，与光线进行方向一致时为正反之为负。
（一）凸透镜焦距的测定 1、自准法
光路如上图所示，若物位于焦平面上，则由平面镜反射后成一与原物等大倒立的像于同一焦平面上。
2、物像法（选做）
光路如上图所示，测出物距和像距后，代入透镜成像公式即可算出凸透镜的焦距。
3、共轭法（贝塞尔法、位移法）
物屏与像屏的相对位置l保持不变，而且4lf>，当凸透镜在物屏与像屏之间移动时，可实现两次成像。透镜在1x位置时，成倒立、放大的实像，透镜在2x位置时，成倒立、缩小的实像。实验中，只要测量出光路图中的物屏与像屏的距离D和透镜两 次成像移动的距离L，代入下式就可算出透镜的焦距。
（二）凹透镜焦距的测定 1、物像法
D2?L2
f?
4D
为了测量凹透镜的焦距，常用辅助凸透镜与之组成透镜组，使得到能用像屏接收 的实像。其测量原理如下光路图所示
实物AB经凸透镜1L成像于A’B’，在1L和A’B’之间插入待测凹透镜2L，就凹透镜 2L而言，虚物A’B’又成像于A”B”。实验中，调整2L及像屏至合适的位置，就可找 到透镜组所成的实像A”B”。因此可把02A’看为凹透镜的物距u，02A”看为凹透镜 的像距υ，则由成像公式可得:
111???uvf
→
f?
u.vu?v
由于uυ<，求出的凹透镜2L的焦距f为负值。 2、自准法（选做）
实物AB经凸透镜1L成像于''AB，在1L和''AB之间插入待测凹透镜2L和平面反射 镜M，移动凹透镜，当凹透镜与''AB的间距等于凹透镜焦距f时，经凹透镜折射后 的光线变成一组平行光线，该平行光线经平面镜反射，凸透镜会聚于箭矢物平面成(转自：wWw.XiAocAoFanWeN.cOm 小 草 范文网:目镜焦距的测量实验报告)一 清晰的倒立实像，测出2O到''AB的距离，就得到凹透镜的焦距。
四、实验内容与步骤
（一）光学系统的共轴调节
篇三：光学实验报告
建筑物理
——光学实验报告实验一：材料的光反射比、透射比测量实验二：采光系数测量
实验三：室内照明实测 实验小组成员： 指导老师：
日期：2013年12月3日星期二 实验一、材料的光反射比和光透射比测量
一、 实验目的与要求室内表面的反射性能和采光口中窗玻璃的透光性能都会直接或间接的影响室内光环境的
好坏，因此，在试验现场采光实测时，有必要对室内各表面材料的光反射比，采光口中透光
材料的过透射比进行实测。通过实验，了解材料的光学性质，对光反射比、透射比有一巨象的数值概念，掌握测量
方法和注意事项。
二、 实验原理和试验方法
（一）、光反射比的实验原理、测量内容和测量方法 光反射比测量方法分为直接测量方法和间接测量法，直接测量法是指用样板比较和光反
射比仪直接得出光反射比；间接法是通过被测表面的照度和亮度得出漫反射面的光反射比。
下面是间接测量法。
1. 实验原理
（1） 用照度计测量：根据光反射比的定义：光反射比p是投射到某一材料表面反射出来的光通量与被该光源
的光通量的比值，即：
p=φp/φ
因为测量时将使用同一照度计，其受光面积相等，且，所以对于定向反射的表面，我们
可以用上述代入式，整理后得：p=ep/e
对于均匀扩散材料也可以近似的用上述式。 可知只要测出材料表面入射光照度e和材料反射光照度ep，即可计算出其反射比。 （2）
用照度计和亮度计测量
用照度计和亮度计分别测量被测表面的照度e和亮度l后按下式计算 p=πl/e
式中：l---被测表面的亮度，cd/m2； e—被测表面的照度，lx 。 2.测量内容 要求测量室内桌面、墙面、墙裙、黑板、地面的光反射比。每种材料面随机取3个点测
量3次，然后取其平均值。
3.测量方法
①将照度计电源（power）开关拨至“on”，检查电池，如果仪器显示窗出现“batt”字
样，则需要换电池；
②将光接收器盖取下，将其光敏表面放在待测处，再将量程（range）开关拨至适当位置，
例如，拨在×1挡，测量的仪器显示值乘以量程因子即为测量结果。另有一种自动量程照度
计，数字显示中的小数点随照度的大小不同而自动移位，只需将所显示的数字乘以量程因子
即为测量结果（单位：lx）。有的照度计为自动量程，直接读取照度计数字即为测量结果。 ③在稳定光源下，将光接收器背面紧贴被测表面，测其入射照度e；然后将光接收器感
光面对准被测表面的同一位置，逐渐平移光接收器平行离开测点，照度值逐渐增大并趋于稳
定（约300mm左右），读取反射照度值ep，即可计算出光反射比ρ；④测量时尽量缩短入射照度和反光照度间的时间间隔，并尽可能的保持周围光环境的一
致性。测量人尽量穿深色衣服。
（二）、光透射比的实验原理、测量内容和测量方法 1.实验原理 根据光透射比的定义：光透射比是透过某一透光材料的光通量与透过该光源的光通量的
比值，即：
r = φr /φ 与测量光反射比的道理相同，上述式同样可以变化
为：r =er /e 用照度计测量透光材料的透射光照度和同一轴线上入射光照度便可计算出盖材料的光透
射比r 。 2. 实验内容：测量教室内光玻璃透射比，随机的取3点，共测量三次，然后取平
均值。 3. 试验方法
①将照度计电源（power）开关拨至“on”，检查电池，如果仪器显示窗出现“batt”字
样，则需要换电池。
②将光接收器盖取下，将其光敏表面放在待测处，再将量程（range）开关拨至适当位置。③选择无直射阳光照射窗口，如北向窗口，将照度计的光接收器的感光面对准窗外。紧
贴透光材料两侧同一轴线上，分别测出ｅi和ｅr，则利用公式 r =er /e 便可计算出光透
射比。 图2 用照度计测定材料表面反射系数 图3 用照度计测定材料的透光系数
三、 数据记录与整理实验测量地点：
华中科技大学西十二教学楼s111教室 测量数据如下：
1.光反射比测量记录表 读数\测点
1
ep e p pˉ
1
368 1104 0.33 地面
2 369 1133 0.33 0.32 3369 1168
0.31
读数\测点
3 ep e p pˉ
1
123 397 0.31 地面
2 114 420 0.27 0.29 3120 414
0.29
读数\测点
1 ep e p pˉ
1
104 239 0.43 黑板
2 107 258 0.41 0.44 3129 259
0.49
读数\测点
3 ep e p pˉ
1
161 282 0.57 黑板
2 129 288 0.45 0.49 3127 275
0.46
读数\测点
1 ep e p pˉ
1
134.8 160.4 0.84 墙面2 139.2 157.2 0.88 0.84 3132.3 163.2
0.81
读数\测点
3 ep e p pˉ
1
200 307 0.65 墙面
2 184 281 0.65 0.66 3186 272
0.68
读数\测点
1 ep e p pˉ
1
111 279 0.40 桌面
2 103 281 0.37 0.37 397 285
0.34
读数\测点
3 ep e p pˉ
1
261 720 0.36 桌面
2 278 734 0.38 0.37 3263
739
0.36
注：表中是同一测点三次测量后计算的值的平均值。2 ep e p 50.8 153.5 0.33 53.9 159.1 0.34 53.9 157 0.342
ep e p 140 334 0.42 157 318 0.49 151 326 0.46 2
ep e p 150 167.5 0.89 160.6 175.5 0.91 162.4 183.2 0.882
ep e p 1 140 395 2 136 387 3135
382 pˉ
0.34pˉ 0.46pˉ 0.89pˉ 0.35
2.光透射比测量记录表读数\测点
1
ep 364 405 413 ep 238 237e 461 453 455
3 e 289 287
p 0.82 0.83
pˉ 0.83
p 0.79 0.89 0.91
pˉ 0.86
ep 465 457 467
e 544 532 534
2 p 0.85 0.86 0.87
pˉ 0.86
玻璃
读数\测点
1 2
玻璃3
235 284 0.83 篇二：光学基础实验报告 光学基础实验报告实验1：自组望远镜和显微镜
一、实验目的
1.了解透镜成像规律，掌握望远镜系统的成像原理。
2.根据几何光学原理、透镜成像规律和试验参数要求，设计望远镜的光路，提出光学元
件的选用方案，并通过光路调整，达到望远镜的实验要求，从而掌握望远镜技术。
二、实验原理
1.望远镜的结构和成像原理望远镜由物镜l1和目镜l2组成。目镜将无穷远物体发出光会聚于像方焦平面成一倒立
实像，实像同时位于目镜的物方焦平面内侧，经过目镜放大实像。通过调节物镜和目镜相对
位置，使中间实像落在目镜目镜物方焦面上。另在目镜物焦方面附有叉丝或标尺分化格。 物
像位置要求：首先调节目镜至能清晰看到叉丝，后调整目镜筒与物镜间距离即对被观察物调
焦。 望远镜成像
视角放大率要求：定义视角放大率m为眼睛通过仪器观察物像对人眼张角ω’的tan?
正切与眼睛直接观察物体时物体对眼睛的张角ω的正切之比m=tan?。要求m>1。
2.望远镜主要有两种情况：一种是具有正光焦度目镜，即目镜l2是会聚透镜的系统，称
为开普勒望远镜；另一种是具有负光焦度目镜，即目镜l2是发散透镜的系统，称为伽利略望远镜。f1tan?
对于开普勒望远镜，有m=tan?=-f2 公式中的负号表示开普勒望远镜成倒像。若要使m的绝对值大于1，应有f1>f2。 对于伽利略望远镜，视角放大率为正值，成正像。 d
此外，由于光的衍射效应，制造望远镜时，还必须满足：m=d 式中d为物镜的孔径，d为目镜的孔径，否则视角虽放大，但不能分辨物体的细节。
三、思考题
1.根据透镜成像规律，怎样用最简单方法区别凹透镜和凸透镜？ 答：（1）将这个透镜靠
近被观察物，如果物的像被放大的，说明该透镜为凸透镜； （2）将这个透镜放在阳光下或
灯光下适当移动，如果出现小光斑的，说明该透镜为凸透镜．
2.望远镜和显微镜有哪些相同之处？从用途、结构、视角放大率以及调焦等几个方面比
较它们的相异之处。
答：望远镜与显微镜都是视角放大仪器,都由物镜,目镜组成。 望远镜用于观察远处物体,用大口径,长焦距的透镜做物镜,调焦时调节物镜与目镜的距
离；
显微镜用于观察细微物体,用短焦距的透镜做物镜,镜筒长度固定,调焦时调节物镜与物
体之间的距离。
3.试说明伽利略望远镜成像原理，并画出光路图。 伽利略望远镜成像原理：光线经过物镜折射所成的实像在目镜的后方（靠近人目的后方）
焦点上，这像对目镜是一个虚像，因此经它折射后成一放大的正立虚像。伽利略望远镜的放
大率等于物镜焦距与目镜焦距的比值。其优点是镜筒短而能成正像。
4.望远镜实验中，将3米远的标尺看作无穷远的物体，从而计算望远镜的实验放大率，
这种估算方法引起的误差有多大？如果需要对该放大率进行修正，应如何 做？
标尺放在有限距离s远处时，望远镜放大率可做如下修正：当s＞100 时，修正量题中s=3m
实验2 薄透镜焦距测定
一、实验原理
1、凸透镜焦距的测定
（1）粗略估计法：以太阳光或较远的灯光为光源，用凸透镜将其发出的光线聚成一光点
（或像),此时，s??，s?f，即该点（或像）可认为是焦点，而光点到透镜中心的距离，即为
凸透镜的焦距，由于这种方法误差很大，大都用在实验前作粗略估计。
（2）利用物距像距法求焦距：当透镜的厚度远比其焦距小的多时，这种透镜称 ff??1
为薄透镜。 在 近轴光线的条件下，薄透镜成像的规律可表示为：ssf??f?
ss
s?s
当将薄透镜置于空气中时，则焦距