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“透镜焦距测量”实验2015年讨论

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>老师,您好!为什么在网站上有f为焦距,凸透镜为正,凹透镜为负,而在补充教材中有f为焦距,凹透镜为正,凸透镜为负呢?究竟以哪个为准?— 李克俭 2015/03/22 17:07

补充教材中打印错,应为f为焦距,凸透镜为正,凹透镜为负。 — 童培雄 2015/03/26 10:05
老师你好!我想问下本实验1关于光源前的毛玻璃问题,是否为了避免光屏上呈现光源中灯丝的像?2本实验不确定度的计算是否为了简化,只要求我们计算在自准直法中A类不确定度,那么是否其他不确定度是次要的,或者相对较小? — 文进 2015/03/25 20:41
是的,光线柔和,光强均匀。第二问题:是的,只计算在自准直法中不确定度,但除了A类,还有B类。其他(二次成像法)不确定度较复杂,省略了,不作要求,不是不确定度是次要的或小的。 — 童培雄 2015/03/26 10:05
老师,您好!我想问下如果凸透镜有厚度,是不是因为所测物距像距大,进而使计算得出的焦距偏大? — 吕函昆 2015/03/28 22:44
因为是讲义中的思考题,所以不作回答。但可以提示:参见书中图3,并从成像位置变化上考虑 — 童培雄 2015/03/29 21:26
老师您好!计算不确定度时表达式的倍数是否要乘入?例如u(f)=u((D^2-d^2)/4D)=1/4*u((D^2-d^2)/D)?个人感觉要乘入,但书上的例子没有考虑常数倍。
对不起,提问后请签名。编辑状态下,按以上倒数第二个按钮后,姓名与时间自动生成。二次成像法不要求计算不确定度。 — 童培雄 2015/03/31 18:34
老师您好!在二次成像法中D=D1-D2,B1类取分度值的1/2为0.5mm,B2类为0.1/√3.得u(D)=0.709,然而因为D很大,u(D2)=2*D*u(D)达到几百mm,哪里有问题呢— 陈星宇 2015/04/04 11:00
陈星宇同学,此方法的焦距f计算公式中,D是参与乘除法运算的一项吧?应该以相对不确定度参与不确定度传递,是否你选错公式了?另外,u(D)应该有单位,而u(D2)的单位是mm2。 — 乐永康 2015/04/04 11:10
我个人认为可能把几百(单位应是平方)与D去比较。一般D只有400mm到500mm,不确定度当然很大,不可思议。但几百是与D的平方比,即160000到250000去比较就可以接受了。 — 童培雄 2015/04/05 12:15
老师您好!告示牌上测量自准直法不确定度的公示是否有误?应该不用除二?— 喻寒 2015/04/12 10:34
我们可以这样想:如果不除二,那么测量次数越多不确定度变成越大? — 童培雄 2015/04/12 13:43
是否是因为计算时f是f1f2之和除以二才在不确定度计算时除以二? — 喻寒 2015/04/12 21:59
如果y=x/2,x的不确定度已知,则y的不确定度是多少?提示可用不确定度传递公式,2是准确数,不确定度为零。— 童培雄 2015/04/13 19:13
老师您好,为什么我在自准直法测焦距时,一开也得到了一个等大反向的光斑,但是发现这个光斑貌似和平面镜没什么关系,这是什么情况呢? 另外,二次成像法细调时,为什么总是没办法使放大像与缩小像位置相同,总是缩小像在放大像稍上一点,不管怎么凸透镜,最后调了物屏也不行? — 何培剑 2015/04/14 00:33
这是透镜表面反射的像。判别方法:用手挡住平面镜,如果还有像则就是透镜表面反射像。关于第二问题:先要知道凸透镜上(下)移同样高度,放大像在屏上移动距离比小像大。知道这一点,光学系统共轴调节不难。如果缩小像在放大像稍上一点,凸透镜应略为上移,多练几次就能成功。 — 童培雄 2015/04/14 10:21
老师您好。二次成像法和自准直法在计算不确定度时是否需要考虑 B2 类不确定度?此外,二次成像法里 D 是取两次测量的差值,所以计算利用公式计算 u(D) 时是否根号下里应当有两个 u_{B1} 项? — 董麒麟 2015/05/31 13:35
二次成像法不要求计算不确定度。自准直法需要考虑 B2 类不确定度(告示牌给出)。D是取两次测量的差值,所以根号下应有两个u(B1)项。 — 童培雄 2015/05/31 20:34
老师您好!我想问一下,在二次成像法测量凸透镜焦距时,为什么要满足物屏与像屏间距略大于D和放大像与缩小像大小比为3:1?我在做实验时,没有严格按照这个要求,但是保证了每次都使成像尽可能最清晰,最后的结果没有明显的误差,所以我在想,教材这样的要求是不是为了实验观察时较为方便,对于这个实验原理是没有影响的。谢谢老师。 — 王一菲 2015/06/04 19:46
物屏与像屏间距略大于4倍凸透镜焦距与放大像与缩小像大小比为3:1左右是一个参考值,防止同学一开始做时放大像与缩小像差别大,造成缩小像太小,看不清,测量误差大。每个实验测量都有误差,而在这个范围内测量的误差小一点。当然也希望同学有时间自己做一做D很大(放大像与缩小像差别大)时对测量误差影响有多大(因为今后搞研究是没有人告诉你注意的问题) — 童培雄 2015/06/06 09:44
谢谢老师! — 王一菲 2015/06/06 21:42
老师好!请问一下二次成像法使用了光路可逆原理么?我认为没有吧?以及物与透镜中心不等高为什么会有误差?(是因为物中心发出的光线无法平行穿过光心的缘故吗?) — 蒋率 2015/06/08 22:02
二次成像法没有使用了光路可逆原理。简单说:计算公式是在光学系统共轴条件下成立。 — 童培雄 2015/06/10 09:03
谢谢老师!
老师您好,对于自准直法测量凸透镜焦距的原理我还是想不太明白,是因为光路可逆的原因吗?
是的,如果在自准直法实验中,如果在像的位置上有一个与原物成的像的大小、形状相同的另一个物,根据光路可逆。它成的像一定在原物的位置上并且大小、形状与原物相同。 — 童培雄 2015/06/17 14:09
老师您好!请问不确定度何时保留两位有效数字呢?用二次成像法测焦距时为什么要使放大像和缩小像的中心位置相同呢?思考题中问透镜大小对实验的影响,透镜大小是指透镜的直径和厚度的区别吗? — 王琛 2015/09/21 07:43
不确定度最后取一位,但如果取一位后,这一位是1,则取2位。放大像和缩小像的中心位置相同是满足光学系统共轴,否则会产生误差。透镜大小主要指透镜的直径。因为使用的透镜近似看作薄透镜,不考虑厚度。 — 童培雄 2015/09/21 18:56
谢谢老师! — 王琛 2015/09/22 14:05
童老师您好,我觉得自准直法利用到一个内容:平行光通过凸透镜后会汇聚于焦平面上,似乎和光路可逆没有关系啊? — 林孙桂 2015/10/15 23:00
有关系,也就是说从焦平面上某点向任意方向上发出的光经过凸透镜后成平行光 — 童培雄 2015/10/16 21:53
童老师 您好 我想请问一下自准直法中不确定度的计算应用多次测量公式即与ua和ub2有关 还是应该用单次测量公式再取平均值即与两倍ub1和ub2有关的那个公式?谢谢 — 郭智逸 2015/10/25 19:41
多次测量公式。— 童培雄 2015/10/26 10:41

>老师您好,请问自准直法和自准法 是否有区别?在用自准法的时候补充教材说要重复以上实验5次的意思是否需要移动凸透镜?如果不移动仅仅是转180°那这样做就仅仅是为了多次测量减少误差么? — 金星 2015/10/27 08:40

自准直法和自准法没有区别。重复以上实验5次的意思也是需要5次移动凸透镜后测量。注意:如果转180°前后各测量一次,这二次不是多次测量。 — 童培雄 2015/10/28 09:5
老师您好,我看2014年讨论区中周云晖学长的问题说,在计算不确定度时,可以用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,也可以用A类不确定度。请问,在用A类不确定度时,是将“透镜位置”减去“物屏位置”得到的“间距(焦距)”看作直接测量得到的数据吗?还有,如果使用第一种方法的话,不就和f=(f1+f2+f3+…..+f10)/10一样吗,这样怎么体现旋转180°前后的区别呢? — 冯昌铭 2015/10/30 22:42
自准直法的不确定度是分别计算透镜转180°前后的5次多次测量的不确定度(A类与B2类合成)。在用传递公式。不可直接通过f=(f1+f2+f3+…..+f10)/10得10次计算多次测量的不确定度。见告示牌 — 童培雄 2015/10/31 08:57
老师您好,请问为什么当反射镜与凸透镜距离过远时会形成缩小实像? — 张逸敏 2015/10/31 15:20
这个问题提得非常好。主要原因是凸透镜有一定大小。所以当反射镜与凸透镜距离太远时,大部份反射光会挡在外面。理论上实像大小与(反射镜与凸透镜)距离无关,这是因为认为凸透镜为无限大。 所以做实验时反射镜应靠近凸透镜,不能太远,否则误差很大— 童培雄 2015/11/02 09:05
老师您好,请问自准直法与二次成像法哪一个更精确?是不是二次成像法可以通过相对位移避免光心位置不确定引起的误差? — 王子怡 2015/12/13 14:48
谈不上哪个更精确,各有利弊。比如:自准直法优点可直接得出焦距,但对反射镜放置的位置要求较高,如果位置不对,离透镜太远,会产生较大误差(因透镜大小有限)。而二次成像法只要成的缩小像不要太小,一般透镜位置不会偏差很大(与正确透镜放置位置比较),但结果要通过公式得出,会引入较大误差。 — 童培雄 2015/12/13 20:03
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