透镜焦距的测量
人眼可简化地看作一个凸透镜,进入人眼的光线经晶状体(眼珠)折射后在视网膜上成象,人便看到了色彩绚丽的世界。在观察远处的物体时睫状肌松弛,眼珠的焦距变大,物体能成象在视网膜上;观察近处的物体时睫状肌收缩,眼珠的焦距变小,物体还是成象在视网膜上。当人的年龄增大时,肌肉的收缩变得困难,近处的物体无法成象在视网膜上,这时需要配一副凸透镜的眼镜(远视眼镜),增加人眼的聚焦能力使它成象在视网膜上。相反,长时间看近距离的物体会使睫状肌疲劳,无法放松,远处的物体只能成象在视网膜前,这时需要配一副凹透镜的眼镜(近视眼镜),使远处的象在较近的地方成虚象,然后人眼再将它成象在视网膜上。为了配一副合适的眼镜,就需要准确地测量眼镜片(透镜)的焦距。 焦距是薄透镜的光心(通过透镜光心的光线经过透镜时不发生偏折)到其焦点的距离,是薄透镜的重要参数之一,物体通过薄透镜而成象的位置及性质(大小、虚实)均与其有关。焦距测量得是否准确主要取决于光心及焦点(或物的位置、象的位置)定位是否准确。
实验目的与要求
- 学会用多种方法测量薄凸透镜的焦距,并比较各种方法的优缺点。
- 学会测量薄凹透镜焦距的方法。
实验原理
详见教材中的实验6-1。
实验装置
光具座、物屏、薄凸透镜、薄凹透镜。
实验内容
- 必做部分:
- 粗测凸透镜的焦距。
- 用自准直法测量凸透镜的焦距。
- 用二次成象法测量凸透镜的焦距。
- 利用测得的凸透镜的焦距值,测量近视眼镜片的焦距。
思考题
- 试根据(1)式推导(2)、(3)、(4)式。
- 分析实验结果,估算实验所测得的近视眼镜片焦距的不确定度。
- 制作物屏时为什么要使用毛玻璃?能否用普通玻璃代替?你能找到哪些物品来代替毛玻璃?
参考资料
- 章志鸣、沈元华、陈惠芬编著,光学(第二版),北京:高等教育出版社,2000年6月