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2014年透镜焦距的测量实验讨论

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老师您好,请问在二次成像法测量凸透镜焦距的实验中,U(D)只保留了小数点后一位有效数字,因此最终结果是否也只能保留小数点后一位有效数字,而不是像通常那样多保留一位?—-李刘骏骊 2013.3.11
任何情况下,不确定度的最终结果有效数字取2位(不确定度的有效数字首位〈2)或取1位(不确定度的有效数字首位〉2或=2)。 — 童培雄 2014/03/11 21:39
老师您好,关于第二个实验不确定度的计算,是否应该算每一组转180度前后的不确定度,再利用不确定度传递算出最终的不确定度?如果不是,应该怎样计算? — 张锐淇 2014/03/15 11:20
是的,并且仅计算A类不确定度。 — 童培雄 2014/03/15 15:04
老师您好,关于第二个实验不确定度的计算,每一组分别算过之后,应该通过什么不确定度传递计算最终不确定度呢?是加减么?可是毕竟这两组数据是并列的啊? — 刘家宁 2014/03/16 11:15
两组数据并列的也可以用加减不确定度传递公式计算。 — 童培雄 2014/03/16 18:18
老师你好,关于书上227页给出的薄透镜成像公式1/p'-1/p=1/f'与之前所学1/u+1/v=1/f 不太相同。所以想问一下,是不是因为p为光心到物的距离,所以应为负值,所以出现了区别?另一个问题是,书中特别表明像方焦距,那是否应含有物方焦距,两者差别是不是因为方向不同带来的正负号区别?谢谢。 — 周凝 2014/03/17 19:50
可以不按照书上定义。选用之前所学1/u+1/v=1/f公式,但注意正负。 — 童培雄 2014/03/17 21:19
老师您好,实验所用的光源理论上说不可能出现色散情况,但是实验过程中的确是观察到了轮廓的地方有色散情况。我想请问一下为什么,是因为室光的影响吗?谢谢。 — 吴雪君 2014/03/17 22:20
透镜成像都会有色散情况(白光)。“光源理论上说不可能出现色散情况”我不太清楚,为什么不可能出现色散情况? — 童培雄 2014/03/18 22:27
因为实验用的是单色光源? — 吴雪君 2014/03/20 20:34
实验光源不是单色光源 — 童培雄 2014/03/20 21:46
好的,谢谢。 — 吴雪君 2014/03/24 19:38
老师您好!在第四个实验中测量了五组数据,应该如何计算不确定度? — 丛一丹 2014/03/19 19:40
第四个实验不要求计算不确定度 — 童培雄 2014/03/20 21:47
老师您好,二次成像法在计算u(d)时,告示牌上说光具座UB2忽略不计,是说光具座上的标尺的UB2不计算在内,只计算A类不确定度吗? — 马福林 2014/03/20 22:25
对,只计算A类不确定度 — 童培雄 2014/03/22 09:51
老师您好!请问u(D)是怎么计算的?测量凹透镜焦距时移动凹透镜像的变化不大是为什么?还有二次成像法最后的不确定度是怎么计算的?即怎么处理旋转前后的两个不确定度?谢谢。 — 丁永康 2014/03/23 20:25
u(D)实验室给出。移动凹透镜像的变化应该很明显,可否把像屏放远一点,比如放到光具座的一端。二次成像法测焦距的不确定度由不确定度传递公式而得(实验室给出)。分别计算旋转前后的测得两个焦距不确定度?然后用不确定度传递公式而得焦距不确定度。 — 童培雄 2014/03/24 10:21
老师,还是没明白怎么用传递公式,最后的不确定度跟旋转前后的两个不确定度并不是间接与直接的关系呀?谢谢。 — 丁永康 2014/03/24 10:38
旋转前后的测得两个焦距为f1与f2,则焦距f=(f1+f2)/2。f不确定度如何计算? — 童培雄 2014/03/24 21:23
哦哦,懂了,谢谢。 — 丁永康 2014/03/25 00:00
老师您好!在计算不确定度时我算出的不确定度是0.13,而当时测得的数据为97.8,有效数字难以对齐,请问我书写结果时应该如何书写呢? — 朱文清 2014/03/28 21:51
测得的数据(97.8mm)应为计算后得到的透镜焦距值,所以结果可以多取几位,最后由不确定度(0.13mm)而定。 — 童培雄 2014/03/30 20:44
老师您好!仅运用中学物理知识能否推导第四个实验凹透镜焦距公式f=-(S2*S2')/(S2'-S2) ? 推导过程中是否需要计算组合透镜的光心位置? — 周星壹 2014/04/01 19:28
可以,推导过程中无需要计算组合透镜的光心位置。仅用到凹透镜成像公式,但要注意物的虚实符号。— 童培雄 2014/04/02 13:51
老师您好,我在处理自准直焦距时 是旋转180度前 求一个平均焦距f1 旋转180度后求一个平均焦距f2 然后再求f1 f2的平均值, 算不确定度的时候也是先算的u(f1) u(f2) 再用不确定度传递公式算的 u(f) ; 在处理二次成像数据的时候 是先求的平均d 在用平均d 求的平均焦距。 请问这样处理数据正确吗? — 全军军 2014/04/02 21:44
正确,但要注意u(f)等于u(f1)与u(f2)平方之和,再开根除2。 — 童培雄 2014/04/03 08:39
老师您好,请问在处理自准直法焦距的不确定度时,为什么要用A类不确定度(虽然是求平均值)?如果用A类不确定度公式,是不是无法体现每次测量时两次估读时产生的不确定度?我觉得应该用B类不确定度计算出每次测量时的焦距的不确定度Ub1,再用f=(f1+f2+f3+f4+f5)/5通过不确定度的合成公式算出f的不确定度。 — 周云晖 2014/04/03 20:35
B类不确定度较小,所以可以忽略不计。当然你的方法也可以,每次看作单次测量。 — 童培雄 2014/04/03 21:21
老师您好!想请问一下,在组合透镜侧凹透镜焦距时,个人觉得先组合凹透镜和凸透镜,测出透镜组成的像,再移去凹透镜,测图透镜的像似乎更好,这样就不会在移动像屏时超出光具座的量程了,而且感觉这样还不会产生难以判断第一次凸透镜成的是放大还是缩小的像等一些问题?谢谢老师。 — 程熠 2014/04/09 22:47
我认为用透镜组成的像时,找出的成像位置也有可能超出光具座的长度范围。而且也可能花费很长时间才能找到成像位置,且成像位置不一定在光具座的一(顶)端。而用先放凸透镜,后放凹透镜的方法,既可以弄清楚实验原理,又可以快速与准确确定成像位置。以上是个人观点,仅供参考。 — 童培雄 2014/04/10 09:18
老师您好,在测凹透镜的焦距时,助教建议我们移动凹透镜找像使测量更精确。我对此有些困惑,我们在移动凹透镜找像的时候,像屏前后移动2~3cm依旧清晰的事实并没有就此消失,也就是说这个误差依旧存在咯。而且,我们更难保证我们移动完凹透镜之后像屏处在清晰位置的正中间。我用我做实验的时候的数据(S2‘约为630mm,S2约为50mm)大致估算了一下误差。我发现,S2’改变2cm,f2改变0.14mm;而S2改变1mm,f2马上改变了1.2mm,眼一晃手一抖的误差很容易体现出来。若是移动像屏找清晰像,假设我们可以找到一段5cm范围的清晰像,我们取相对中间的一个值读数,结果也应该比移动凹透镜要好吧……个人见解,如有错误,请指正。 — 杨桑普 2014/04/11 16:43
移动像屏比移动凹透镜误差肯定要大。你也可以在移动凹透镜时取(两端两个读数)中间值,这肯定比移动像屏取中间值要准确。 — 童培雄 2014/04/12 22:16
老师您好,在二次成像法中,成缩小像时,在与像平行的线上,会出现2-3个亮度比较大的小光晕,这似乎和摄影中“镜头光晕”这一现象非常类似,请问这一现象的原理是什么?色散?这一现象跟日晕以及幻日现象是否有关联?谢谢。 — 万一木 2014/04/11 16:11
对不起放在上面前几天没看见,现在你把它移下来了。关于“小光晕”有可能镜头脏了,清洁后试一试。当然聚焦过程中也有“色散”。是否摄影中“镜头光晕”这个也要做实验验证。欢迎参加周二下午1:00研讨班,对这一现象进行探讨,可进入http://phylab.fudan.edu.cn/doku.php?id=course:platform:805a:2014-1:select-ytb 登记 — 童培雄 2014/04/18 21:32
老师您好,在自准直法中,旋转180度目的主要防止透镜与刻度线不在同一平面。其他方法为什么不需要旋转180度?谢谢老师。— 张浩然 2014/04/30 11:08
相减方法可以抵消 — 童培雄 2014/05/02 09:55
问您一下,如果f算出来等于99.8mm,而u算出来是0.0477,则f+-u(f)应该怎么写?
老师您好,上面说U(D)是实验室给出的,U(D)是多少啊
对不起,提问后请签名。编辑时,按以上倒数第二个按钮后,姓名与时间自动生成 — 童培雄 2014/05/04 20:33
老师,您好!请问告示牌上计算S2'的公式是A-B 计算值为负值。请问这不与书上S2'为凹透镜和组合透镜成像间距离 (为正)矛盾吗? — 13307110529赵婷婷 2014/06/04 19:01
A-B是指绝对值,即A与B记录的是位置。所以有可能B比A大。因此最后的物距,像距由物与像虚实而定符号。或光线传播方向而定符号。 — 童培雄 2014/06/04 19:09
明白了。谢谢老师!
老师您好,在测量凹透镜实验中,如果凸透镜成的是倒立放大的像,那么在像屏上找不到清晰的像,请问这是因为光具座长度不够的原因吗?还是会说像的亮度会过低?— 刘瑾 2014/06/10 18:54
在测量凹透镜实验中,凸透镜成的是倒立缩小的实像。 — 童培雄 2014/06/14 18:32
老师您好,我有两个问题:1.在测量凹透镜焦距时,前后移动凹透镜很难在像屏上找到清晰的像,总觉得像有些朦胧,请问这是什么原因?2.用自准直法和二次成像法测得凸透镜焦距相差6mm左右,这是正常现象吗? — 周牧涯 2014/10/10 14:42
第一个问题:光强太弱,这种情况多数是物屏离光源太远。如果不是前面情况。就是透镜离物屏太远,放大像太大,透镜受污染。第二个问题:有可能,仪器与测量人不相同。当然我们要求差别尽量小。 — 童培雄 2014/10/11 09:40
谢谢老师。 — 周牧涯 2014/10/12 22:26
老师您好,在二次成像法的数据处理中,我的不确定度算出来是0.04,但这好像不对吧,以刻度尺的精度0.1毫米位已经是估读了,是我计算的问题么? — 蔺婷娟 2014/10/15 17:28
可能计算错。要看具体记录数据,计算过程。 — 童培雄 2014/10/16 08:36
老师您好,我在测量凹透镜焦距的实验过程中测了五组数据,而我的数据显示像屏离凸透镜越远测出来的凹透镜的焦距越小,甚至当我的凹透镜的成像位置从679.6mm减到215.0mm时,所测得的凹透镜的焦距从90mm减小到了35mm.请问这是为什么呢?是我计算的问题么? — 杨依灵 2014/10/16 22:17
凹透镜焦距的实验中,凸透镜先要成一个缩小像,但像不能太小,看不清。但也不能太大,经过凹透镜放大后,像太大,超出光屏,显较暗。一般大小像之比为1/4或1/3最好。而凹透镜成像位置应尽量远。光屏应放在光具座顶端。这样,透镜的焦距测出来比较准确。凸透镜与凹透镜的成像位置不对确实对凹透镜焦距影响大,但不会像你所说的变化这样大,可能读错或成像位置搞错。 — 童培雄 2014/10/17 09:16
老师您好,自准直法测凸透镜焦距中,物和像呈现等大反向的原理是“平行光经凸透镜汇聚在另一侧焦平面上同一点”是吗?(镜面将平行光以与水平面夹角相同的度数反射回去,等同于重复入射的光路)如果是的话,能解释一下为什么它们会汇聚在同一点上吗? — 付婉婷 2014/10/21 19:11
简单说就是由光的可逆性决定。也就是说焦平面上任一点发出的光经过透镜后变成平行光,再经平面镜反射后成为平行光(入射角相同),平行光经过透镜后会聚在焦平面上一点并与发光点在主光轴上对称(反射光与入射光方向不同,但与主光轴夹角相同)。只有在主光轴上焦平面上发出点与会聚点相同(垂直入射反射镜,)。所以会看到与物等大倒立像(注意,三叶物屏中心放在光轴上,所以可以互补一个圆) — 童培雄 2014/10/22 08:41
老师您好,我在查阅资料的时候得知,使用自准直法时很有可能会出现两次像,请问假像是如何产生的? — 付婉婷 2014/10/21 19:25
这个问题提得非常好?说明你预习了很好!原来想请你们同学自己思考。现在我提示下:透镜两面反射(哪一面?)。判断方法:用手挡住反射镜,观察像是否存在。 — 童培雄 2014/10/22 09:09
老师您好,请问二次成像中大小像中心重合可以证明已调节等高了吗?如果用自准直法又该如何判断呢?书上介绍物屏时提到要贴合一块毛玻璃,它有什么用吗?使用时白色一面好像是朝向透镜的,这是为什么呢?— 赵一帆 2014/10/22 01:58
先通过二次成像方法判断光学系统共轴,也可以不用书上介绍方法 — 童培雄 2014/10/22 09:13
老师您好,请问在测量凹透镜焦距时,为什么要把凸透镜放在成缩小像的地方?还是没有想明白。 — 杨宇 2014/10/22 22:21
后面要放凹透镜(发散),成放大像,距离愈远放大像愈大,有可能超出像屏范围 — 童培雄 2014/10/23 09:18
老师,请问旋转180度是如何消除重心位置与刻度线不在同一平面的误差的?— 张子琦 2014/10/27 21:35
请参阅2013年问题与讨论中有关此问题的回答(有图) — 童培雄 2014/10/28 09:08
老师您好,在自准直法测焦距时,当物屏与透镜距离大于焦距时成的像是一个整的圆形,甚至很清晰,这是为什么呢? — 霍美思 2014/10/30 09:28
这是反射镜反射光成的亮点,由于又通过透镜(相当于圆光阑),所以光点是圆的。但透镜有聚光作用,所以能看到很亮“清晰”的圆光点,注意此时对焦还没有对好,所以看不到清晰的三叶像。 — 童培雄 2014/10/31 09:12
老师您好,请问制作物屏时为什么要使用毛玻璃?是因为使用普通玻璃会影响后面的测量结果吗? — 付佳玉 2014/11/01 11:05
这问题提得非常好。简单说:就是光经过毛玻璃后发出光柔和,光照均匀,而且不会出现光再经过透镜后出现光源的灯丝像。所以有时也用磨砂玻璃灯泡代替普遍玻璃灯泡照明。 — 童培雄 2014/11/01 12:13
老师您好,请问为什么我做测凹透镜焦距实验时,凹透镜成的清晰像的大小与物屏上孔的大小差不多,没有放大?这对实验结果有什么影响?还有,几个若没有调节系统完全共轴,但是测到了像这对实验结果会产生多大影响?— 程国柱 2014/11/04 13:59
这主要是凸透镜成的实像太小(即凹透镜的虚物太小),当然也与凹透镜虚物距与像距有关。若光学系统没有共轴对实验结果影响有多大,主要看光学系统没有共轴的程度 — 童培雄 2014/11/05 08:49
老师您好,凸透镜成的实像太小(即凹透镜的虚物太小),会对透镜焦距测量值产生怎样的影响呢,影响是因为眼睛无法识别何处向最清晰么?若未共轴产生影响是什么原因呢? — 程国柱 2014/11/07 22:52
是的,但也不能太大(为什么?)。对于未共轴产生影响的问题,简单说:就是防止图像失真,造成判断错误。当然还有其他原因,比如,光学元件光轴与光具座的导轴(轨)不平行,测量距离(物距,像距,d)也会受到影响(为什么?)。 — 童培雄 2014/11/08 15:05
老师,为什么第二组的数据普遍大于第三组?是因为设备原因还是方案本身有问题?
对不起,提问后请签名。编辑时,按以上倒数第二个按钮后,姓名与时间自动生成。另外,“第二组的数据”指的是测量什么物理量的数据? — 童培雄 2014/12/12 09:19
对不起…忘记了,就是自准值法测的值普遍大于二次成像法的值,这其中有什么必然联系吗?季陶然2014/12/12 12:46
自准值法测的值(或误差)不一定都大于二次成像法的值。自准值法测的值波动很大,原因是反射镜位置放的不好。因为透镜与反射镜大小有限,所以反射镜离开透镜不要太远,否则造成误差比二次成像法的测量值要大。当然,二次成像法如果D(物到像的距离)取得不好,也会引起测的值波动,但与自准值法相比波动不大。如果自准值法中反射镜位置放的正确,测的值反而比二次成像法的测量的值要好,因为二次成像法还要通过计算得到。以上是个人观点,仅供参考 — 童培雄 2014/12/13 20:52
老师,如果在计算过程中有准确数应该怎么处理呢?比如1/(0.100)^2-1/(0.2)^2 — 田申 2014/12/30 15:57
可以看作1后面有很多个0,也就是说:“与其他数字运算时,只考虑其他数字有效数字,或小数点后的位数。” — 童培雄 2014/12/31 13:57
老师您好,在用二次成像法测量过程中,我观察到放大的像不清晰时边缘有色散现象,但是当调节凸透镜使像清晰时,边缘的色散现象消失。请问这是为什么呢? — 杨喆军 2015/01/04 22:01
由于使用的光源是白光光源,不同频率的光有不同折射率,所以不同频率的光有不同聚焦范围。当在某一位置时,它们聚焦范围重叠,像清晰。 — 童培雄 2015/01/05 10:32
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