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凸透镜成像实验
[目 的]
研习凸透镜之成像情形,并决定其焦距及放大率.
[原 理]
一物体放在一个凸透镜前,此物体每一点所发出的光,当它抵达凸透镜时,依折射定律,这些光线会改变方向,穿过透镜后汇聚成像,如图一所示.
图一凸透镜之成像
其中p事物体至镜面之距离 (简称物距),q是像至镜面之距离(简称像距),f是透镜的焦距.
根据光的折射定律及三角函数及近似值,我们可推论出凸透镜的成像公式：
1/p+1/q=1/f…………………………….(1)
而放大率则为
M=q/p…………………………….(2)
在实验中,先调整物距p,就可算出凸透镜的焦距及放大率,并可与测量像的大小所得之放大率像相比较.
[仪 器]
(1)精致光学平台 (2) 精致光源(3) 精致光具座(4) 精致矢形孔(5) 精致像屏(6)待测物之一:凸透镜(f=+75mm)(7) 待测物之二:凸透镜(f=+100mm)(8) 待测物之一:凸透镜(f=+150mm)
[步 骤]
1.仪器装置如图二所示,光源及三个光具座放在光学台上,精致矢形孔吸附在距光源约10cm处的光具座上,精致像屏吸附在距光源约80cm处的光具座上,待测凸透镜则吸附在中间的光具座上.
2.先调整待测凸透镜与精致矢形孔间的距离(物距)为50cm,打开光源,调整光轴使光通过矢形孔,再穿过凸透镜,到达精致像屏上,移动像屏使所行成矢形孔像最晰为止,测量此时像屏与凸透镜间之距离(像距)并记录之.
3.测量矢形孔的高度(物高)记为Ho,再量像屏上同一矢形孔成像的高度(像高) 记为H,像高H除以物高Ho就是放大率M.
4.依次将物距调为40ㄏcm,30cm,20cm,及10cm,如步骤2可得相对应之像距,并一一记录之.(在本实验中,如继续将物距缩小,则我们将无法在像屏上观察到成像,此时即在镜后成像,称为虚像).
5.从量得的物距及像距,算出凸透镜的焦距及放大率.焦距值可与凸透镜上之标示值比较之.放大率可与步骤3所得之值比较.
6.取另一待测凸透镜,从覆步骤2至5,一直到所有待测透镜都实验完为止.