薄透镜测焦距的改进与讨论 - 图文(2)

2019-03-09 21:58

断缩短,最终所确定的其内清晰度均达到最大值的区间被称为“最终分辨区间”。

第一分辨区间的意义:第一分辨区间,是未经仔细对比和比较,仅凭感官和直觉做出的判断,此区间为传统测读法的测量区间,是最大误差区间。

最终分辨区间:经过人眼聚焦和大脑的反复对比比较后,所确定的最清晰的区间。此区间长度最小,精确度最高,是最小误差区间。

3.实验仪器

3.1 实验仪器

光具座及配件、凸透镜、光源、像屏、箭状孔、小孔、十字叉丝孔。

3.2 仪器介绍

1.光具座:光具座是常用光学实验装置。它有导轨,导轨上有标尺,用来读出光学元件的位置。导轨上放置支座,支座可前后、左右、上下调节。支座上装卡光学元件,供实验之用。

2.凸透镜:凸透镜是根据光的折射原理制成的。凸透镜是中央较厚,边缘较薄的透镜。此次实验需用到三种透镜,透镜焦距分别是50mm,100mm,200mm。使用时,通过光具座上的支座装卸。注意,安装透镜是,一定要将紧固旋钮旋紧,以免过程中透镜晃动。 3.光源:光源为普通白炽灯,亮度欠佳,实验时需关闭实验室其他灯光。

4.像屏:像屏由刻度纸和金属屏组成。如有必要,实验时可以在像屏的刻度纸上用笔进行标记。

5. 像孔:此实验装置共有三种像孔,分别是箭状孔,小孔和十字叉丝孔。可以通过旋转光源套筒,控制光源的这三种形状。注意,由于白炽灯的热辐射作用,金属的光源套筒温度较高,转换光源形状时,小心手被烫伤。

北京航空航天大学 物理基础实验研究性报告 第6页

4、实验内容

4.1 光学系统的共轴调节

共轴调节是光学测量的先决条件,也是减少误差、确保实验成功的重要步骤。所谓“共轴”,是指各光学元件(如光源、物、透镜等)的主光轴重合。由于在光具光具座上进行,所以须使光轴平行于光具座导轨的刻度线。具体调节分两步进行:

1.粗调。将安置于光具座上的各光学元件靠拢在一起,用眼观察,并调节它们的中心使它们处在同一高度,且连线(光轴)平行于导轨。这一步仅凭眼睛判断,称为目测粗调。

2.细调。如图所示,取物(AC)与屏间的距离L>4f(f为透镜焦距)。将透镜沿光轴方向移动到????和????,分别在屏上成大像????????和小像????????。物点A位于光轴上,两次所成像????和????也均在光轴上。物点B不在光轴上,两次所成像B_1、B_2也都不在光轴上(物点B在光轴上方,????、B??在光轴下方),且不重合(????在????下方)。但小像的????点总比大像的????点更接近光轴。据此可知,欲将B调至光轴上,只需记下屏上小像????点的位置,再找到放大像????,调节透镜的高低位置,使????向????靠拢并稍超过(称为“大像追小像”),反复调节几次,逐步逼近,直到????与????重合,物点B便与透镜共轴了。

北京航空航天大学 物理基础实验研究性报告 第7页

4.2 物距像距法测焦距

1. 固定光源的位置,拧紧紧固螺栓,记录光源坐标????

2. 确定凸透镜的初始位置????0(为保证对物距影响效果的探讨,规定????0要使物距u大致满足f

3. 采用逐步逼近法,确定像屏的第一分辨区间、最终分辨区间以及最终分辨值。 4. 翻转凸透镜支座,使凸透镜翻转180°,重新将凸透镜放置于????坐标出。 5. 重复上述步骤2-4,直至测得6组以上的数据。

4.3 特殊数据的测量与记录

4.3.1 光源修正值??

支架刻线位置与小孔位置不重合,两者之间的修正值为δ。经测量,光源套筒对称位置上的宽度h=72.0mm,因此,修正值δ==36.0mm 2?

北京航空航天大学 物理基础实验研究性报告 第8页

北京航空航天大学 物理基础实验研究性报告 第9页

元件中心与支架刻线位置不重合的系统误差

4.3.2 透镜托架尺寸

为了修正托架使用时,所带来的误差,需求出托架两通孔圆心之间的距离d。 如下图所示,经测量可知,托架最大长度L=62.0mm,托架两端圆弧的直径φ=22.0mm。 由此可得,托架两通孔圆心之间的距离为d=L?φ=40.0mm。

=22.0mφ

北京航空航天大学 物理基础实验研究性报告 第10页


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