南昌大学物理实验报告
课程名称： 大学物理实验
实验名称： 透镜焦距测量与光学设计
学院： 专业班级：
学生姓名： 学号：
实验地点： 座位号：
实验时间：
、实验目的：
1. 观察薄凸透镜、凹透镜的成像规律。
2. 学习测量焦距的方法：自准法、物像法、共轭法测凸透镜焦距；辅助成像测凹透镜焦距。 3. 通过实验掌握望远镜和显微镜的基本原理，并在导轨和光具座上用透镜自组望远镜和显微镜。 4. 通过实际测量了解显微镜、望远镜的主要光学参量。 5. 了解视觉放大率的概念并学习其测量方法。
、实验原理：
1．测凸透镜的焦距
（1）自准直法
如图 1 所示，用屏上“ 1”字矢孔屏作为发光物。在凸透镜的另一边放置一平面反射镜，光线通过凸透镜后经平 面反射镜返回孔屏上。移动透镜位置可以改变物距的大小，当物距正好是透镜的焦距时，物上任意一点发出的光线经 透镜折射后成为平行光，经平面镜反射后，再经透镜折射回到矢孔屏上。这时在矢孔屏上看到一个与原物大小相等的 倒立实像。这时物屏到凸透镜光心的距离即为此凸透镜的焦距。
（2）物距像距法
如图 2 所示，用屏上“ 1” 字矢孔作为发光物，经过凸透镜折射后成像在另一侧的观察屏上。在实验中测得物距
u 和像距 v，则凸透镜的焦距为
f
uv uv
用自准直法和物距像距法测凸透镜焦距时， 都必须考虑如何确定光心的位置。 光线从各个方向通过凸透镜中的一 点而不改变方向，这点就是该凸透镜的光心。凸透镜的光心一般与它的几何中心不重合，因而光心的位置不易确定， 所以上述两种方法用来测定凸透镜焦距是不够准确的，误差约为
1.0%~5.0% 。
图1 自准直法测焦距
3. 共轭法测量凸透镜焦距
图 2 物距像距法测焦距
如果物屏与像屏的距离 b保持不变 ,且 b>4f, 在物屏与像屏间移动凸透镜 ,可两次成像 . 当凸透镜移至 O1处时,屏上 得到一个倒立放大实像 , 当凸透镜移至 O2处时, 屏上得到一个倒立缩小实像 ,由共轭关系结合焦距的高斯公式得 :
实验中测得 a 和 b, 就可测出焦距 f. 光路如上下图所示 :
4. 凹透镜（辅助成像） ：
如下图所示，在没有凹透镜时，物 AB经凸透镜 L1后将成实像 A`B` ，在 L1和B`A`间插入凹透镜 L2后， B`A`便称为了
L2
的物，但不是实物，而为虚物。对
L2
而言，物距 A`O` 。该虚物由凹透镜
L2
再成实像于 B``A``, 由透镜成像公
式（ 1）得
ss ss
5. 显微镜原理： 显微镜是用来观察近处细小物体细节的重要目视光学仪器吧， 它对被观察物体进行了两次放大： 第一次是通过物镜将
被观察物放大于目镜的分划板上， 在很靠近物镜焦点的位置上成倒立放大实像； 第二次是经过目镜将第一次所成实像 再次放大成虚像供眼睛观察，原理如图
(完整版)透镜焦距的测定及光学设计
