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“透镜焦距测量”实验2018年讨论

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老师您好,请问在二次成像实验中,移动凸透镜得到的清晰的放大像与缩小像大小比例无法达到3:1,而更接近于4:1或5:1,是为什么呢?这会对实验结果有影响吗? — 徐慧琳 2018/03/21 11:01
不是3:1,是3:1左右,是参考值。4:1或5:1说明D太大,见附录中二次成像法中uD的关系图。如果比例太大,缩小像太小,难判断。 — 童培雄 2018/03/22 20:43
老师您好,另外由于激光测距是读到1mm,那么与直接肉眼估读到0.1mm相比,哪个误差会更大呢?谢谢老师! — 徐慧琳 2018/03/21 11:43
本实验仪器肉眼估读到1/2mm,(很难读到1/5mm),不能读到1/10mm。现在激光测距没有估读,所以读到1mm(与人眼判断像清晰度引起误差要小)。激光测距主要是方便,快速,正确。也是提供一种读数方法。相信以后激光测距能读到0.1mm。 — 童培雄 2018/03/22 20:53
老师您好,请问在计算不确定度时有效数字和小数位该保留到多少 — 石嘉逸 2018/03/23 19:32
如果有效数字第一位(首位)是1,则有效数字取2位,其他都取2位 — 童培雄 2018/03/25 16:03
老师您好,请问用激光测距,计算不确定度时,仪器不确定度限值是1mm吗?关于平均值的计算,加入两个测量数据分别是7mm和8mm,取平均值的话应该是取7.5mm还是8mm? — 朱丛林 2018/03/23 19:36
仪器不确定度限值是1.5mm,先取7.5mm,最后有不确定度定位数。 — 童培雄 2018/03/25 16:06
老师您好!在粗测法测量焦距时,以实验室窗户作为无穷远处的实物,并在像屏上呈现了清晰的实像,在实像水平右侧大约两厘米处出现水平向左呈散射状的红色实像,大小约为窗户实像的1/5。请问老师出现这种情况的原因。谢谢老师! — 郑淇 2018/03/24 14:12
这个是实验室内其他光源成的像。比如激光器或钠灯发出的光。 — 童培雄 2018/03/25 16:10
老师您好,在计算利用自准直法计算不确定度时,利用旋转前后f1与f2的不确定度计算时,利用加法的不确定度传递时,计算的结果会大于原本的不确定度,利用上两个的平均值应该更加精确,这是为什么?是不是因为在除以二的时候应该再利用除法的不确定度传递进行计算?还是说不确定度增加才是合理的? — 董笃翀 2018/03/25 17:55
大于原来的不确定度?指的是大于每个f1或f2不确定度吗?应该按照(告示牌上)不确定度传递公式计算,不能用两个的平均值。 — 童培雄 2018/03/26 10:41
老师您好!补充教材说二次成像法不要求计算不确定度,那么我的计算结果应该按照有效数字计算规则保留为4位吗?(我的D与d都是四位有效数字,我的计算结果保留四位有效数字后末位到了0.01mm) — 杨勤杰 2018/04/02 17:40
Dd都是3位有效数字(激光测距),计算结果保留有效数字3位。 — 童培雄 2018/04/02 17:57
老师您好!我想请问一下,在凸透镜成像时,为什么靠近中心处像的边缘常出现红色光晕,而靠近外边界处像的边缘却常出现蓝色光晕?是否是由色像差导致的呢?如果是,那么是哪一种色像差?谢谢老师! — 马沁怡 2018/04/07 10:38
是的,各种颜色光都有。白光中不同波长的光对玻璃折射不同。 — 童培雄 2018/04/07 18:19
老师您好,用自准直法算下来的焦距是98mm,不确定度是0.7mm,最后写的时候是是写成(98±0.7)mm吗?还是要写成(98.0±0.7)mm。谢谢老师! — 刘昊飞 2018/04/08 15:30
这种情况发生主要原因是:测量时用的仪器是激光测距仪,而计算时用的是肉眼估读(人工读数)时的不确定度计算的方法。请改用激光测距不确定度数据计算。 — 童培雄 2018/04/09 10:26
老师,0.7mm确实是用激光测距算下来的不确定度啊,是要将其因为激光测距的最小位读到mm而保留成1mm吗?还是因为不确定度的原因要把98写成98.0?谢谢老师! — 刘昊飞 2018/04/09 12:52
物屏单次测量的不确定度计算了吗?单次测量u(b1)为1mm,不确定度限值a=1.5mm。还有透镜位置的多次测量中仪器的不确定度计算了吗? — 童培雄 2018/04/10 09:32
老师您好,自准直法中,我尝试将反光镜远离凸透镜放置,在物屏中间出现缩小三叶孔像,这是因为光通过透镜后有部分射到反光镜外吗?而且在物屏外围出现了一个不太清晰的三叶孔放大像,请问这是什么原因?谢谢老师! — 梁宇颖 2018/04/26 18:09
梁同学,你观察实验现象非常仔细。很好!做实验就是要这样。关于第一个问题,你回答非常正确。可参看讲义中自准直法测焦距示意图。还有可能部分反射光不能反射回凸透镜中(凸透镜有限大)。关于第二个问题。在自准直法测焦距时,如果把反射镜取走,放一块像屏。在像屏上我们就会看到一个模糊的三叶孔像。这主要原因物并不正好在透镜焦平面上,物上每一点发出光(或散射光)经过透镜并不是“严格”的平行光,当然这个是不清晰像,不适用成像公式。如果取走像屏,后面放反射镜,相当于把原来成像在像屏上像经过反射改变方向成像在物屏上了,注意由于反射回光不经过透镜(经过透镜成等大清晰像),所以在物屏上等大清晰像外围有可能出现一个模糊的三叶孔像 — 童培雄 2018/04/28 15:52
补充说明:当透镜与物屏距离为1倍焦距时。透镜不成像或在无穷远处成像。当透镜与物屏距离大于1倍焦距时,才能在远处像屏(如果有像屏)上成清晰像。当在透镜后放上反射镜,相当于改变光线方向,可以成像在物屏上。当移动反射镜时。使物屏位置与反射镜位置之间距离恰好为物屏位置与远处成清晰像时像屏位置之间距离一半时。则反射回不经过凸透镜的光在物屏上也能成一个清晰像。也就是说:只有当透镜与物屏距离大于1倍焦距时,并且移动反射镜到某一位置时,才能出现在“近似等大”(由于此时物屏不在透镜焦平面上)三叶孔像外围出现一个清晰放大三叶孔像。由于通常情况下反射镜位置不满足以上条件,所以会出现“近似等大”三叶孔像外围有一个模糊的放大三叶孔像。 — 童培雄 2018/05/06 16:32
老师您好!我想请教一下二次成像法d的不确定度的算法。凸透镜位置变化由两次激光测距得到,共测得5组d。请问计算d的不确定度的过程是否为:先算5个d1的不确定度,再算5个d2的不确定度,然后用加减法的传递得到d的A类不确定度,最后再与uB合成为d的不确定度。或者是:把5组d只看做5次测量,直接利用n次独立测量的公式得到uA,再与uB合成为d的不确定度。请问前后2种方法有对的吗?二次成像法d的不确定度应该怎样计算呢?谢谢老师! — 王可欣 2018/06/07 21:54
二次成像法的不确定度计算在本次实验中不作要求。关于d的不确定度的计算是要看如何测量的,
a)如果是在透镜成放大像d1位置测5次,则d1位置用5次平均值,属于多次测量。同样透镜成缩小像d2位置测5次,则d2位置也用5次平均值,也属于多次测量。最后d的不确定度由d1,d2 得到(不确定度传递公式)
b)如果是在透镜成放大像d1位置测1次,接着在透镜成缩小像d2位置测1次,dd1与d2相减得到,d相当于长度单次测量。如果再重复5次,则用不确定度传递公式计算,这5次不是多次测量,所以不能用多次测量公式。 — 童培雄 2018/06/08 19:20
谢谢童老师!我明白了!a和b数据处理方法不同,但得到的焦距相同,不确定度又不相同。我用a法最后算出的不确定度是0.6mm,用b法算出来的不确定度是0.5mm。看来不仅是数据本身,物理意义也会导致不确定度的区别。再次感谢童老师啦! — 王可欣 2018/06/09 14:29
很好!做实验就要这样,每个地方都要吃透;不懂就问,这样才能学到更多东西。 — 童培雄 2018/06/10 14:20
老师 您好,我想问一下调节放大像与缩小像中心一致时有什么技巧吗? — 赵明远 2018/10/09 15:20
透镜上下移动同样高度,大像在屏上位移比小像的位移要大。所以当大像在小像上面时,透镜是向上移动?还是向下移动?答案肯定是向下移动。 — 童培雄 2018/10/10 09:49
老师,您好!请问在用组合透镜测凹透镜焦距时,用凸透镜呈的缩小像与放大像的比必须是1:3吗?如果作为虚物的缩小像如果过小,会使最后测得的凹透镜的焦距的绝对值偏小吗?为什么呢? — 宋斯达 2018/10/12 16:04
注意是1:3左右。考虑缩小像不能过小,又透镜移动范围不能太小。所以缩小像与放大像的之比取1:3左右。另外,缩小像太小,像看不清,所以凹透镜的焦距有可能偏大或偏小。 — 童培雄 2018/10/13 20:12
老师,您好!请问自准直法测量时反射镜距离凸透镜的距离会影响成像的大小吗,还是只会影响像的明暗程度?还有,有关作图时虚像和虚物的光线是都要画成虚线吗?——陈雨阳 2018/10/18
参看讲义中自准直法测焦距示意图,可以看到由于反射镜有限大。如果反射镜距离凸透镜太远。造成入射光不是全部反射。再加上凸透镜有限大,有部分反射光照在凸透镜外框上,或反射镜的反射光直接照在凸透镜外框外,造成遮挡,像“变小”。为了等大。移动凸透镜,即放大像。这时,反射镜与物屏之间距离不是1倍焦距,造成误差。有的同学测量误差很大,多数是这个原因造成的。所以反射镜距离凸透镜的距离太远不仅影响屏上像的明暗程度,还会造成较大测量误差。作图时虚像和虚物的(反向延长)光线最好画虚线。 — 童培雄 2018/10/20 15:18
老师你好,请问在凹透镜的焦距测量时,为什么测出来的数据会偏大?是因为凹透镜和凸透镜的高度没有调节好吗? — 孟宪超 2018/12/06 20:17
由于凹透镜的虚物位置是由凸透镜的实像位置决定,并且实物经过二次成像,与前面测量凸透镜焦距的误差比较存在较大误差。还有就是像屏上凹透镜成像判断上。比如:把看到三叶孔成像“花纹”清淅作为判断依据得到焦距偏大。这主要是把光源前毛玻璃误认为三叶孔,造成S1(绝对值)偏大。这时应该再向像屏方向移动一点,减小S1(绝对值),这时可以看到无“花纹”清淅三叶孔像。反过来凹透镜焦距测量结果偏小,主要是S1(绝对值)偏小,为什么?提示,用公式判断。 — 童培雄 2018/12/09 18:48
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