透镜焦距测量实验装置

1. 测量凸透镜焦距的实验需要的器材有________

一、找焦点法
在阳光下，让太阳光垂直穿过凸透镜照射在光屏(或地面)上，调节凸透镜与光屏之间的距离，可以在光屏上得到一个最小最明亮的点，即焦点。用刻度尺测出焦点到凸透镜中心的距离，就是这个凸透镜的焦距。
若没有阳光，可以用手电筒射出的光来代替。
二、成像法
把尽量远的某一较明亮的物体作光源，让这样的“光源”发出的光通过凸透镜照射在光屏上，调节凸透镜到光屏之间的距离，可以在光屏上得到“光源”最清晰的像。用刻度尺测出像到凸透镜中心之间的距离，就是这个凸透镜的焦点。(当物距比像距大得多时，这个结果是相当理想的)
三、放大镜法
用凸透镜作为放大镜来观察一篇课文，让凸透镜从纸面起逐渐离开纸面(镜面与纸面始终平行)，人首先观察到正立的字体由小变大，然后看不到任何东西，最后又观察到倒立的字体由大变小。当眼睛透过凸透镜观察不到任何东西时，说明纸面正处于凸透镜的焦点位置。用刻度尺测出这时纸面到凸透镜中心之间的距离，就是这个凸透镜的焦距。

2. 我们都做过“探究凸透镜成像规律”的实验，下图是该实验的装置图。 【测量凸透镜的焦距】

3. 在“研究凸透镜成像的规律”的试验中，请你设计一个测量凸透镜焦距简易实验方案，写出实验步骤。

测量凸透镜焦距简易实验方案——2倍焦距法
设计并进行实验：
实验器材：带刻度的光具座、蜡烛、光屏、透镜（焦距在10~20 cm之间）、刻度尺。见实验装置图。
实验步骤：
（1）把透镜放在光具座标尺中央。
（2）点燃蜡烛，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
（3）把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上，来回移动蜡烛和光屏，使烛焰在屏上成一个清晰的倒立的、等大的实像；
（4）用刻度尺测出灯泡或光屏到凸透镜中心的距离u或v，则f=u/2=v/2。重复以上实验2次，求3次测得距离的平均值，即为此凸透镜的焦距。
（5）数据处理：f = f平均=(f1+f2+f3)/3

附实验装置图：

4. 如图所示，是探究凸透镜成像规律的实验装置示意图．（1）实验所需要的器材除了点燃的蜡烛、凸透镜、光屏

（1）探究凸透镜成像规律的实验中需要测量物距和像距，还要用到刻度尺（或光内具座）．
（容2）调整实验器材，使烛焰的中心位于凸透镜的主光轴上，由图可知，蜡烛的位置偏高，为了使像能成在光屏的中央，将蜡烛向下移动．
（或把凸透镜、光屏向上移动）．
（3）只将光屏向远离凸透镜的方向移动适当距离时，又在光屏上观察到蜡烛清晰的像，说明物距不变，像距增大了，也就是眼镜对光线有发散作用，因此这只眼镜是凹透镜；戴这种眼镜人的眼睛的缺陷是近视，近视眼是晶状体变厚，这种眼睛晶状体的焦距正常人的要短．
（4）一次实验不具备代表性，应采取同样的实验方案多做几次，避免实验现象的偶然性，才能保证结论的正确．所以应改用焦距不同的凸透镜，再做几组实验，这样的多次测量找到规律的一般性，探究实验中还有很多，例如：研究光的反射规律时，改变入射光线方向，多测几组数据；在“研究杠杆平衡条件”时，多次调节钩码的个数及位置等．
故答案为：（1）刻度尺（或光具座）；（2）凸透镜的主光轴；蜡烛；下；（3）近视；凹透镜；短；（4）改用焦距不同的凸透镜，再做几组实验；研究光的反射规律时，改变入射光线方向，多测几组数据．

5. 小捷在探究凸透镜成像规律时，实验装置如图所示：（1）为了确定凸透镜的焦距，小捷将凸透镜正对太阳光，

（1）为了确定凸透镜的焦距，首先要找到凸透镜的焦距，所以将凸透镜正对太阳光，再把光屏放在另一侧，改变凸透镜与光屏的距离，直到光屏上出现一个最小、最亮的点，便为焦点．焦点到凸透镜中心的距离为10cm，所以此凸透镜的焦距为10cm．（2）因为凸透镜的焦矩f=10cm，透镜在“50厘米”刻度处，蜡烛在光具座的“20厘米”刻度处，即u=30cm，u＞2f，此时，2f＞v＞f，所以应在60～70厘米刻度范围内移动光屏寻找像，并且直到光屏上得到最清晰的像才算找到像的位置．
（3）将蜡烛移至光具座10cm处，物距u=40cm＞2f，则成倒立缩小的实像；
如果将光源再远离凸透镜一些，则物距变大，像距应变小，将光屏向凸透镜靠近，即向左移动，直到光屏上出现清晰的实像；
（4）如果将光源移至5cm处，物距小于焦距，所以凸透镜成正立、放大的虚像．
故答案为：（1）亮点；10cm；（2）高度；中央；60-70；清晰；（3）缩小；左；（4）虚像．

6. 共轭法测量凸透镜焦距

在用公式法，就是物距象距法测焦距时，很难确定屏在哪个位置时像最清晰，这是一个主观判断的过程，往往是把屏前后移动，在一个较大的范围内像的清晰程度都相差不多，这样像距v就根本测不准确．
而在使用共轭法时就好得多，它是先把光源与光屏都固定在光具座上，再把凸透镜放在中间，前后移动它的位置，使屏上出现清晰的像，这时我们会发现当透镜的位置稍有变化时，屏上像的清晰程度就有较大变化，这是因为透镜的位置稍有变化，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，像的清晰程度就变化明显．
使用共轭法的另一个优点是它不需要准确确定凸透镜光心的位置，若使用公式法，由于光心的位置不确定，会造成物距和像距都测不准确，从而测出的焦距误差很大．而使用共轭法，只需要测量凸透镜移动的距离，光心的具体位置是无关紧要的．

7. 测量凸透镜焦距有几种方法

常见的有4种方法：

1、会聚法

让光聚座支成与太阳平行，将光屏、凸透镜依次放在光聚座上，并且固定光屏（或凸透镜），移动凸透镜（或光屏），直到光屏上的光斑最小最亮为止，亮点到凸透镜的距离即为焦距。

2、观察虚象法

在光聚座上依次放上光屏、凸透镜，将一较大的字帖在光屏上，头国凸透镜看光屏上的字，当出现该字正立放大的虚象后，逐渐加大凸透镜与光屏的距离，直到该字的虚象正好消失为止，光屏到凸透镜的距离即为焦距。

3、物象等大法

在光聚座上依次放上光屏、凸透镜、燃烧的蜡烛，保持凸透镜不动，同时移动点燃的蜡烛和光屏，直到光屏上出现倒立的与烛焰等大小的像为止，则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、凸透镜、燃烧的蜡烛，移动蜡烛和光屏，直到光屏上出现清晰的倒立的放大的（或缩小的）像为止，测出物距U和像距V，代入公式1/f=1/U+1/V，即可算出焦距。

平行光入射时从透镜光心到光聚集之焦点的距离。具有短焦距的光学系统比长焦距的光学系统有更佳聚集光的能力。简单的说焦距是焦点到面镜的中心点之间的距离。照相机中 焦距f<像距<2f 才能成像。

(7)透镜焦距测量实验装置扩展阅读：

在空气中的薄透镜，焦距是由透镜的中心至主焦点的距离。对一个汇聚透镜（例如一个凸透镜），焦距是正值，而一束平行光将会聚集在一个点上。对一个发散透镜（例如一个凹透镜），焦距是负值，而一束平行光在通过透镜之后将会扩散开。

焦距以最常见的标示习惯，如果第一个表面的透镜是凸透镜，R1的数值是正值，如果是凹透镜则是负值；如果第二个表面是凹透镜，R2的数值是正值，如果是凸透镜则是负值。要注意的是，即使如此，不同的作者仍可能会有不同的标示习惯。

对一个球形曲率的镜子，焦距等于镜子的曲率半径的一半。凸面镜的焦距是正值，凹面镜的焦距是负值。

凸透镜和凹透镜都没有一定的焦点，只有平行于主光轴的且到主光轴距离相等的光线才会完全在主光轴上相交。、之所以看到许多经过凸透镜的平行于主光轴但到主光轴距离不相等的光线有一个“焦点”是因为该凸透镜镜面的曲率半径较大，光线偏折程度的差异不明显。