透鏡焦距測量實驗裝置

1. 測量凸透鏡焦距的實驗需要的器材有________

一、找焦點法
在陽光下，讓太陽光垂直穿過凸透鏡照射在光屏(或地面)上，調節凸透鏡與光屏之間的距離，可以在光屏上得到一個最小最明亮的點，即焦點。用刻度尺測出焦點到凸透鏡中心的距離，就是這個凸透鏡的焦距。
若沒有陽光，可以用手電筒射出的光來代替。
二、成像法
把盡量遠的某一較明亮的物體作光源，讓這樣的「光源」發出的光通過凸透鏡照射在光屏上，調節凸透鏡到光屏之間的距離，可以在光屏上得到「光源」最清晰的像。用刻度尺測出像到凸透鏡中心之間的距離，就是這個凸透鏡的焦點。(當物距比像距大得多時，這個結果是相當理想的)
三、放大鏡法
用凸透鏡作為放大鏡來觀察一篇課文，讓凸透鏡從紙面起逐漸離開紙面(鏡面與紙面始終平行)，人首先觀察到正立的字體由小變大，然後看不到任何東西，最後又觀察到倒立的字體由大變小。當眼睛透過凸透鏡觀察不到任何東西時，說明紙面正處於凸透鏡的焦點位置。用刻度尺測出這時紙面到凸透鏡中心之間的距離，就是這個凸透鏡的焦距。

2. 我們都做過「探究凸透鏡成像規律」的實驗，下圖是該實驗的裝置圖。 【測量凸透鏡的焦距】

3. 在「研究凸透鏡成像的規律」的試驗中，請你設計一個測量凸透鏡焦距簡易實驗方案，寫出實驗步驟。

測量凸透鏡焦距簡易實驗方案——2倍焦距法
設計並進行實驗：
實驗器材：帶刻度的光具座、蠟燭、光屏、透鏡（焦距在10~20 cm之間）、刻度尺。見實驗裝置圖。
實驗步驟：
（1）把透鏡放在光具座標尺中央。
（2）點燃蠟燭，調整它們的高度，使燭焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度。
（3）把蠟燭放在離凸透鏡盡量遠的位置上，來回移動蠟燭和光屏，使燭焰在屏上成一個清晰的倒立的、等大的實像；
（4）用刻度尺測出燈泡或光屏到凸透鏡中心的距離u或v，則f=u/2=v/2。重復以上實驗2次，求3次測得距離的平均值，即為此凸透鏡的焦距。
（5）數據處理：f = f平均=(f1+f2+f3)/3

附實驗裝置圖：

4. 如圖所示，是探究凸透鏡成像規律的實驗裝置示意圖．（1）實驗所需要的器材除了點燃的蠟燭、凸透鏡、光屏

（1）探究凸透鏡成像規律的實驗中需要測量物距和像距，還要用到刻度尺（或光內具座）．
（容2）調整實驗器材，使燭焰的中心位於凸透鏡的主光軸上，由圖可知，蠟燭的位置偏高，為了使像能成在光屏的中央，將蠟燭向下移動．
（或把凸透鏡、光屏向上移動）．
（3）只將光屏向遠離凸透鏡的方向移動適當距離時，又在光屏上觀察到蠟燭清晰的像，說明物距不變，像距增大了，也就是眼鏡對光線有發散作用，因此這隻眼鏡是凹透鏡；戴這種眼鏡人的眼睛的缺陷是近視，近視眼是晶狀體變厚，這種眼睛晶狀體的焦距正常人的要短．
（4）一次實驗不具備代表性，應採取同樣的實驗方案多做幾次，避免實驗現象的偶然性，才能保證結論的正確．所以應改用焦距不同的凸透鏡，再做幾組實驗，這樣的多次測量找到規律的一般性，探究實驗中還有很多，例如：研究光的反射規律時，改變入射光線方向，多測幾組數據；在「研究杠桿平衡條件」時，多次調節鉤碼的個數及位置等．
故答案為：（1）刻度尺（或光具座）；（2）凸透鏡的主光軸；蠟燭；下；（3）近視；凹透鏡；短；（4）改用焦距不同的凸透鏡，再做幾組實驗；研究光的反射規律時，改變入射光線方向，多測幾組數據．

5. 小捷在探究凸透鏡成像規律時，實驗裝置如圖所示：（1）為了確定凸透鏡的焦距，小捷將凸透鏡正對太陽光，

（1）為了確定凸透鏡的焦距，首先要找到凸透鏡的焦距，所以將凸透鏡正對太陽光，再把光屏放在另一側，改變凸透鏡與光屏的距離，直到光屏上出現一個最小、最亮的點，便為焦點．焦點到凸透鏡中心的距離為10cm，所以此凸透鏡的焦距為10cm．（2）因為凸透鏡的焦矩f=10cm，透鏡在「50厘米」刻度處，蠟燭在光具座的「20厘米」刻度處，即u=30cm，u＞2f，此時，2f＞v＞f，所以應在60～70厘米刻度范圍內移動光屏尋找像，並且直到光屏上得到最清晰的像才算找到像的位置．
（3）將蠟燭移至光具座10cm處，物距u=40cm＞2f，則成倒立縮小的實像；
如果將光源再遠離凸透鏡一些，則物距變大，像距應變小，將光屏向凸透鏡靠近，即向左移動，直到光屏上出現清晰的實像；
（4）如果將光源移至5cm處，物距小於焦距，所以凸透鏡成正立、放大的虛像．
故答案為：（1）亮點；10cm；（2）高度；中央；60-70；清晰；（3）縮小；左；（4）虛像．

6. 共軛法測量凸透鏡焦距

在用公式法，就是物距象距法測焦距時，很難確定屏在哪個位置時像最清晰，這是一個主觀判斷的過程，往往是把屏前後移動，在一個較大的范圍內像的清晰程度都相差不多，這樣像距v就根本測不準確．
而在使用共軛法時就好得多，它是先把光源與光屏都固定在光具座上，再把凸透鏡放在中間，前後移動它的位置，使屏上出現清晰的像，這時我們會發現當透鏡的位置稍有變化時，屏上像的清晰程度就有較大變化，這是因為透鏡的位置稍有變化，它總是同時影響到物距和像距，並且是一個變小，另一個變大，像的清晰程度就變化明顯．
使用共軛法的另一個優點是它不需要准確確定凸透鏡光心的位置，若使用公式法，由於光心的位置不確定，會造成物距和像距都測不準確，從而測出的焦距誤差很大．而使用共軛法，只需要測量凸透鏡移動的距離，光心的具體位置是無關緊要的．

7. 測量凸透鏡焦距有幾種方法

常見的有4種方法：

1、會聚法

讓光聚座支成與太陽平行，將光屏、凸透鏡依次放在光聚座上，並且固定光屏（或凸透鏡），移動凸透鏡（或光屏），直到光屏上的光斑最小最亮為止，亮點到凸透鏡的距離即為焦距。

2、觀察虛象法

在光聚座上依次放上光屏、凸透鏡，將一較大的字帖在光屏上，頭國凸透鏡看光屏上的字，當出現該字正立放大的虛象後，逐漸加大凸透鏡與光屏的距離，直到該字的虛象正好消失為止，光屏到凸透鏡的距離即為焦距。

3、物象等大法

在光聚座上依次放上光屏、凸透鏡、燃燒的蠟燭，保持凸透鏡不動，同時移動點燃的蠟燭和光屏，直到光屏上出現倒立的與燭焰等大小的像為止，則物距或像距的一半即焦距。

4、一次成像法

在光聚座上依次放上光屏、凸透鏡、燃燒的蠟燭，移動蠟燭和光屏，直到光屏上出現清晰的倒立的放大的（或縮小的）像為止，測出物距U和像距V，代入公式1/f=1/U+1/V，即可算出焦距。

平行光入射時從透鏡光心到光聚集之焦點的距離。具有短焦距的光學系統比長焦距的光學系統有更佳聚集光的能力。簡單的說焦距是焦點到面鏡的中心點之間的距離。照相機中 焦距f<像距<2f 才能成像。

(7)透鏡焦距測量實驗裝置擴展閱讀：

在空氣中的薄透鏡，焦距是由透鏡的中心至主焦點的距離。對一個匯聚透鏡（例如一個凸透鏡），焦距是正值，而一束平行光將會聚集在一個點上。對一個發散透鏡（例如一個凹透鏡），焦距是負值，而一束平行光在通過透鏡之後將會擴散開。

焦距以最常見的標示習慣，如果第一個表面的透鏡是凸透鏡，R1的數值是正值，如果是凹透鏡則是負值；如果第二個表面是凹透鏡，R2的數值是正值，如果是凸透鏡則是負值。要注意的是，即使如此，不同的作者仍可能會有不同的標示習慣。

對一個球形曲率的鏡子，焦距等於鏡子的曲率半徑的一半。凸面鏡的焦距是正值，凹面鏡的焦距是負值。

凸透鏡和凹透鏡都沒有一定的焦點，只有平行於主光軸的且到主光軸距離相等的光線才會完全在主光軸上相交。、之所以看到許多經過凸透鏡的平行於主光軸但到主光軸距離不相等的光線有一個「焦點」是因為該凸透鏡鏡面的曲率半徑較大，光線偏折程度的差異不明顯。