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实验二十八 测定玻璃的折射率
【思考题参考答案】
1.视深法和光路法测量时,玻璃砖两个界面的平行度对测量结果有什么影响?为什么?
答:玻璃砖两个界面的平行度对光路法测量结果没有影响。这是因为如果两个界面不平行,可以看成三棱镜,出射线偏向厚度增加方向(相当于底部),只要用光路法找到入射线、出射线和两个界面,都能确定对应的入射角和折射角,从而按折射定律计算折射率。
对视深法测量结果是否影响,请自己根据测量原理思考。
2.视深法和光路法测量时,玻璃砖厚些还是薄些好?为什么?
答:厚些好。在视深法中,玻璃砖越厚h?越大,这样由于像的位置不准引起的相对误差越小。在光路法中,玻璃砖越厚,由于ABCD位置定的不准,引起入射角和折射角的误差越小,折射率的相对测量误差越小。
3.光路法测量时,为什么入射角不能过大或过小?
答:折射率决定于两个角度的正弦比,入射角太小时,角度误差引起正弦函数的误差变大,入射角和折射角测量误差对测量结果的误差影响变大。入射角太大时,折射角也变大,折射能量太小,同时由于色散严重,出射光束径迹不清晰(或在利用大头针显示光路时,大头针虚像模糊)折射角不易定准。
4.光路法测量时,若所画直线ab和cd的间距大于玻璃砖的真实厚度,那么,折射率的测量值偏大还是偏小?为什么?
答:折射率的测量值偏小。如果所画直线ab和cd的间距大于玻璃砖的真实厚度,如图所示。实际折射线如图中虚线,而作图的折射线为图中实线,测量的折射角大于实际折射角,折射率n?sinisinr,测
c a r d ? C ? D ? A ? B i b 量折射率值偏小。
间距小于玻璃砖的真实厚度的问题,自己回答。
实验二十九 测定薄透镜的焦距
【思考题参考答案】
1.作光学实验为何要调节共轴?共轴调节的基本步骤是什么?对多透镜系统如何处理?
答:光学实验中经常要用一个或多个透镜成像。由于透镜在傍轴光线(即近轴光线)下成像质量好,基本无像差,可以减小测量误差,必须使各个透镜的主光轴重合(即共
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轴)。否则,会造成成像质量低,甚至光路不通。共轴调节的基本步骤是:(1)粗调。将物、透镜、屏等元件靠近光源,调节它们的取向和高低、左右位置,使它们的中心处在一条和水平导轨平行的直线上,且这些元件的面要与导轨垂直;(2)细调。借助于其它仪器和成像规律,按一定顺序,仔细调节每个元件的中心位置和中心面,最大限度做到共轴。例如利用位移法成像的规律进行共轴调节,保持物不动,成小像时调光屏,使光屏中心与小像中心重合;成大像时调透镜,使大像中心与光屏中心重合。如此反复几次即可调节共轴。
对多透镜系统,先调节单个透镜的共轴,再逐次放入其它透镜,每放入一个透镜调节成像和它的高低左右,使同一物点在屏上的像点位置不变。
2.位移法测透镜焦距,为何物屏间距离要大于四倍焦距?此法有何优点?物屏距离为何不可取的太大?
答:物屏间距离要大于四倍焦距是两次成实像的条件。如果物屏间距离小于四倍焦距,当移动凸透镜时不能两次成实像,无法用位移法测量焦距。位移法的优点是:通过测量两次成像时凸透镜的位移测量焦距,克服了透镜光心与滑块刻痕不一致引起的系统误差。另外位移法测量时,像的清晰容易判断。一旦屏上出现清晰的像,当透镜的位置稍有变化时,它总是同时影响到物距和像距,并且是一个变小,另一个变大,像的清晰程度变化明显.
在位移法测量焦距时,如果物屏距离太大,势必造成大像太大,小像太小,这样大像模糊不清,很难准确判断成大像时凸透镜的准确位置,使测量误差变大。
3.怎样用视差法确定实像位置?
答:用“针尖”取代像屏,置于实像附近。观察者眼睛左右、上下移动,观察针尖与实像之间的视差,若像的移动方向与眼睛移动方向相同,说明像在针尖与透镜之间,将针尖推向透镜;反之,则将针尖推向观察者。直至眼睛移动时,像和针尖不错位,即无视差,这时针尖的位置就是实像的位置。
4.能否用眼睛直接观察实像?为什么人们喜欢用毛玻璃(或白屏)看实像? 答:当然能,但是,只能迎着光在一狭窄范围内(主轴附近)看到实像。用毛玻璃(或白屏)看实像,由于漫反射,可以从更大范围内看到实像。
5.物像距法测凹透镜焦距二次成像的前提条件是什么? *答:放入凹透镜后组合透镜应为正透镜,组合透镜焦距为f?f1f2,则当
f1?f2?df1?f2?d时就能成实像。(1)?f?f1?f2?0,d??f;(2)f1?f2。
6.自准直法测凸透镜焦距,当物距远小于焦距时,也会在物屏上生成一倒立、等大的实像,且取走平面镜后,此像依然存在,请予以解释。
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