实验三 透镜焦距的测量 Experiment 3 Determining focus of thin lens

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1 实验三 透镜焦距的测量 Experiment 3 Determining focus of thin lens

2 透镜是光学仪器中最基本的元件，由透镜组成的显微镜和望远镜是最常用的助视光学仪器，常被组合在其它光学仪器中。因此了解并掌握透镜焦距的测定方法，不仅有助于加深理解几何光学中的成像规律，也有助于加强对光学仪器调节和使用的训练，本实验的目的是测定薄透镜焦距并掌握光学元件共轴的调节方法。

3 【实验目的experimental purpose】
1.掌握简单光路的分析和调整方法 2.掌握物距与像距法、位移法、自准法测凸透镜焦距的原理及方法，了解、辅助透镜成像法凹透镜焦距的原理及方法。

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5 由物距与像距求焦距 用位移法测薄凸透镜焦距f 用自准法测薄凸透镜焦距f

6 【实验仪器experimental device】
1.带有毛玻璃的白炽灯光源S，2.品字形物象屏P：SZ-14，3.凸透镜L： f=190mm(f=150mm)，4.二维调整架：SZ-07，5.平面反射镜M，6.二维调整架： SZ-07，7.通用底座：SZ-04，8.二维底座：SZ-02，9.通用底座：SZ-04，10.通用底座：SZ-04，11.白屏H：SZ-13，光学平台。

7 由物距与像距求焦距 把全部器件按图5的顺序摆放在平台上，靠拢后目测调至共轴，而后拉开一定的距离。然后在它的中间放入待测凸透镜。 用白炽灯照亮物像屏P，沿标尺前后移动凸透镜L，使在屏上得到清晰的狭缝像，记录物距S与像距S′，算出f，重复三次，求平均值。

8 把单缝衍射装置中的单缝以一小孔代替，应用钠灯光源，可以在透镜的焦平面上看到圆孔衍射图样，衍射图样是一组同心的明暗相间的圆环，可以证明以第一暗环为范围的中央亮斑的光强占整个入射光束光强的84%，这个中央光斑称为艾里斑。经计算可知，艾里斑的半角宽度为： 式中D是圆孔的直径。

9 若透镜L2的焦距为f

10 实验仪器 1、钠光灯（加圆孔光栏） 2、多孔架（Φ1mm）： SZ-21 3、凸透镜L： f=70mm 4、二维调整架： SZ-07
5、测微目镜Le（去掉其物镜头的读数显微镜） 6、读数显微镜架 : SZ-38 7、三维底座： SZ-01 8、二维底座： SZ-04 9、一维底座： SZ-01

11 实验步骤 1、把所有器件按图十五的顺序摆放在平台上，调至共轴。其中光栏和微测目镜之间的距离必须保证满足远场条件。其中衍射孔的大小为1mm。（图中数据均为参考数据） 2、调节透镜直至能在微测目镜中看其中心为亮斑到衍射条纹。 3、记录下艾里斑的直径e，和计算值进行比较。

12 数据处理 用测微目镜测出艾里斑的直径e，由已知衍射小孔直径d=1mm，焦距f=70mm，可验证
公式的正确性（其中为孔的半径），本实验要求实验环境很暗。