用分光計測量薄透鏡的焦距論文
用分光計測量薄透鏡的焦距論文
凹透鏡透鏡是光學儀器中最基本的元件。焦距是反映透鏡特性的一個重要物理量。論文大全，凹透鏡。由于使用目的不同，需要選取不同焦距的透鏡或透鏡組。測量透鏡焦距一般在導軌上進行，方法多種多樣，自準法測量是一個重要方法，但是，自準法測量容易出現假象而造成誤判;另外，對成像清晰度的判斷直接影響測量的準確度。本文推薦用分光計測量薄透鏡焦距，不但不會造成真假像誤判，而且對成像清晰度判斷準確度高。
1.自準法測量透鏡焦距原理
凹透鏡測量凸透鏡焦距:如圖1所示，將物點A安放在凸透鏡L1的焦點(或焦平面)上時，它發出的光線通過透鏡后將成為一束平行光。若用與主光軸垂直的平面鏡M將此平行光反射回去，反射光再次通過透鏡后仍會聚于透鏡的焦點(或焦平面)上，則間距即為該凸透鏡的焦距。
測量凹透鏡焦距:如圖2所示，將物點A安放在凸透鏡L1的主光軸上，測出它的成像位置F。論文大全，凹透鏡。固定凸透鏡L1，并在L1和像點F之間插入待測的凹透鏡L2和一平面反射鏡M，使L2與 L1的光心O1、 O2在同一軸上。移動L2，可使由平面反射鏡M反射回去的光線經后，仍成像于A點。此時，從凹透鏡射到平面鏡上的光將是一束平行光，F點就成為由平面鏡M反射回去的平行光束的虛像點，也就是凹透鏡L2的焦點。測出的L2位置，則間距即為該凹透鏡的焦距。
凹透鏡2. 自準法測量透鏡焦距誤差主要來源
從測量透鏡焦距原理圖1和圖2看到，從A處發出的光線經透鏡透射在被測透鏡的右側形成平行光，然后通過平面反射鏡將平行光反射回去，根據光的可逆性，在A處形成等大倒立的實像;在實際操作過程中，通過左右移動圖1中的凸透鏡L1和圖2中的凹透鏡L2直至在A處看到清晰的實像來證明在被測透鏡至平面反射鏡之間的光束為平行光，從而透鏡焦距即可測得。論文大全，凹透鏡。然而，利用光線返回的方法測量有兩個弊端:
①凸透鏡在某個位置時，由凸透鏡表面反射光在A處也會形成一個等大倒立的實像，給判斷平行光是否形成造成錯誤。
②用眼睛直接判斷A處成像是否清晰難度大，有時候圖1中的凸透鏡和圖2中的凹透鏡在一定的移動范圍內看到A處成像都清晰;顯然，利用光線返回的方法測量透鏡焦距誤差會明顯偏大。
3.用分光計測量透鏡焦距
分光計中主要部件是自準直望遠鏡，它由自準目鏡和物鏡組成，使用前必須用自準法調節望遠鏡對焦無窮遠處，這樣，通過目鏡看到圖像清晰即可以判斷由透鏡折射后進入望遠鏡的光線是平行光。論文大全，凹透鏡。
用分光計測量凸透鏡焦距的光具擺放位置如圖3所示，由光源發出的光線照射到物屏A上(A上有一個向上箭頭“↑”的孔)，光線透過箭頭“↑”孔射向凸透鏡L1，經平面反射鏡M改變方向進入自準直望遠鏡T，左右移動凸透鏡L1直至通過自準直望遠鏡T的目鏡看到清晰的箭頭“↑”，此時，凸透鏡L1到物屏A的距離即為凸透鏡L1的焦距。
同樣道理，用分光計測量凹透鏡焦距。論文大全，凹透鏡。如圖3所示，在凸透鏡L1的前方(以光的傳播方向為參考方向)安放一塊毛玻璃屏F，適當調節物屏A、凸透鏡L1、毛玻璃屏F的位置，通過自準直望遠鏡T的目鏡看到在毛玻璃上形成一個清晰的箭頭“↑”的實像并記錄此時像(毛玻璃)的位置F，然后，把毛玻璃屏換成凹透鏡L2，左右移動凹透鏡L2的位置直至通過自準直望遠鏡目鏡看到清晰的箭頭“↑”并記錄此時凹透鏡L2的位置，則毛玻璃屏F到凹透鏡L2之間距離即為凹透鏡的焦距。論文大全，凹透鏡。
4.測量數據及分析
用分光計測量透鏡焦距數據如下:
①測量凸透鏡焦距數據如表1所示，
表2 單位:cm
物屏A位置 凸透鏡L1位置 毛玻璃屏F位置 凹透鏡L2位置 凹透鏡L2焦距
50.00 80.00 140.10 114.00 26.10
50.00 85.00 131.65 105.50 26.15
50.00 90.00 130.00 104.10 25.90
②測量凹透鏡焦距數據如表2所示，
從表1和表2測量數據看出，凸透鏡焦距測量值為()cm，相對誤差為
0.1%;凹透鏡焦距測量值為()cm，相對誤差為0.3%。結果表明，用分光計測量透鏡焦距精準度高，重復性好。
5.結束語
用分光計測量透鏡焦距充分利用了準直望遠鏡來鑒別平行光，不必把光線向光源回射，避免出現假象而造成誤判;另外，采用準直望遠鏡對成像清晰度的判斷更加直接，對成像清晰度判斷準確度更高。測量數據表明，用分光計測量透鏡焦距精準度高，重復性好。
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