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光学实验思考题一、薄透镜焦距的测定⒈远方物体经透镜成像的像距为什么可视为焦距? 答:根据高斯公式f u?f v' =1 ,有其空气中的表达式为?1 u?1 v?1 f' ,对于远方的物体有 u =- ? ,代入上式得 f′=v ,即像距为焦距。⒉如何把几个光学元件调至等高共轴?粗调和细调应怎样进行? 答: 对于几个放在光具座上的光学元件, 一般先粗调后细调将它们调至共轴等高。⑴粗调将光学元件依次放在光具座上, 使它们靠拢, 用眼睛观察各光学元件是否共轴等高。可分别调整: 1) 等高。升降各光学元件支架,使各光学元件中心在同一高度。 2) 共轴。调整各光学元件支架底座的位移调节螺丝, 使支架位于光具座中心轴线上,再调各光学元件表面与光具座轴线垂直。⑵细调(根据光学规律调整) 利用二次成像法调节。使屏与物之间的距离大于4倍焦距, 且二者的位置固定。移动透镜,使屏上先后出现清晰的大、小像,调节透镜或物, 使透镜在屏上成的大、小像在同一条直线上,并且其中心重合。⒊能用什么方法辨别出透镜的正负? 答: 方法一: 手持透镜观察一近处物体, 放大者为凸透镜, 缩小者为凹透镜。方法二: 将透镜放入光具座上, 对箭物能成像于屏上者为凸透镜, 不能成像于屏上者为凹透镜。⒋测凹透镜焦距的实验成像条件是什么?两种测量方法的要领是什么? 答: 一是要光线近轴, 这可通过在透镜前加一光阑档去边缘光线和调节共轴等高来实现; 二是由于凹透镜为虚焦点, 要测其焦距, 必须借助凸透镜作为辅助透镜来实现。物距像距法测凹透镜的要领是固定箭物, 先放凸透镜于光路中, 移动辅助凸透镜与光屏, 使箭物在光屏上成缩小的像( 不应太小) 后固定凸透镜, 记下像的坐标位置(P); 再放凹透镜于光路中, 并移动光屏和凹透镜, 成像后固定凹透镜( O2 ), 并记下像的坐标位置(P′); 此时 O2P =u, O2P ′=v。用自准法测凹透镜焦距的要领是固定箭物, 取凸透镜与箭物间距略小于两倍凸透镜的焦距后固定凸透镜( O1 ) ,记下像的坐标位置( P) ;再放凹透镜和平面镜于 O1P 之间, 移动凹透镜, 看到箭物平面上成清晰倒立实像时,记下凹透镜的坐标位置( O2 ) ,则有 f2= O2P 。⒌共轭法测凸透镜焦距时,二次成像的条件是什么?有何优点? 答: 二次成像的条件是箭物与屏的距离D 必须大于4 倍凸透镜的焦距。用这种方法测量焦距, 避免了测量物距、像距时估计光心位置不准所带来的误差,在理论上比较准确。 6 .如何用自准成像法调平行光?其要领是什么? 答: 固定箭物和平面镜, 移动箭物与平面镜之间的凸透镜, 使其成清晰倒立实像于箭物平面上。此时,箭物发出的光经凸透镜后为平行光。其要领是箭物与平面镜间距要大于凸透镜焦距。 7 .不同物距的物体经凸透镜成像时,像的清晰区大小是否相同? 答:不相同。原因有二:一是不同区间的物其成像区间范围不相同, 二是由于近轴光线条件不能满足,致使存在色像差。 8 .用自准法测凸透镜焦距时,透镜光心偏离底座中心坐标时,应如何解决? 答:由于透镜的光心不一定在底座刻线的平面内,所测结果可能偏大或偏小,要消除这一系统误差, 可将透镜反转 180 °, 再测量一次, 然后取其平均值。 9 .分析测焦距时存在误差的主要原因。答:①共轴等高调节不好;②成像清晰范围找得不准;③由于箭物所放位置不能测量或箭物倾斜没进行修正。 10 .没有接收屏就看不到实像,这种说法正确吗? 答: 不正确。对于透镜, 只要在它成像的范围内, 用眼睛对着光线都能看到实像。 11. 本实验介绍的几种测量凸透镜的方法, 哪一种方法比较好?为什么? 答: 从道理上说位移法比较好, 因为这种方法把焦距的测量归结于可以精确测量的量D和d 的测量,避免了确定凸透镜光心位置不准带来的困难。 12. 利用自准直法测凸透镜的焦距时, 为什么会发现透镜能在两个不同位置,使 1 字孔屏上出现清晰的像? 答: 这是因为除了自准直法产生的哪个像外, 凸透镜背对 1 字孔的那个凹面能象凹面反射镜那样成一个倒立的实像,只是这个像距比凸透镜的焦距小。 13 .物距不同时,像的清晰范围是否相同? 答: 是不相同的。按近轴光学的分析, 物距越大, 像的清晰范围越大。 14 .在测凸透镜焦距时,可以用测得的多组 u、v 值,以 u /v (即像的放大率) 作纵轴,以u 作横轴, 画出实验图线。试问这条实验图线具有什么形状? 怎样从这条图线求出焦距 f? 答: 由焦距计算公式: 1/u+1/v=1/f 整理后得: u/v=u/f-1 。以u 为横坐标, u/v 为纵坐标作图为一直线,其斜率为 1/f ,进而可求得焦距。 15. 在透镜焦距测定过程中, 有时没有看到 1 字像, 而看到灯丝的像, 这是