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“共轭法测薄透镜焦距”中的测量条件选择

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“共轭法测薄透镜焦距”中的测量条件选择“共轭法测薄透镜焦距”中的测量条件选择 第25卷总第293期 2007年第6期(上半月) 物理教学探讨 JournalofPhysicsTeaching Vo1.25No.293 (S)6.2007.57. "址/,轭法测薄透镜焦距''中的测量条件选择 洪丽 海南师范大学物理系,海南省海口市571158 摘要:共轭法是一种较为准确和简便的测量薄透镜焦距的方法.本文通过分析测量 蒂件.阐述物和象的距离(设 为L)的取值范围与测量误差的关系.进而说明了通过实验教学更好地提高学生实 验能力的方法. 关键词:共轭法...
“共轭法测薄透镜焦距”中的测量条件选择
“共轭法测薄透镜焦距”中的测量条件选择 第25卷总第293期 2007年第6期(上半月) 物理教学探讨 JournalofPhysicsTeaching Vo1.25No.293 (S)6.2007.57. "址/,轭法测薄透镜焦距''中的测量条件选择 洪丽 海南师范大学物理系,海南省海口市571158 摘要:共轭法是一种较为准确和简便的测量薄透镜焦距的方法.本文通过分析测量 蒂件.阐述物和象的距离(设 为L)的取值范围与测量误差的关系.进而说明了通过实验教学更好地提高学生实 验能力的方法. 关键词:共轭法;焦距;清晰范围 中图分类号:G633.7文献标识码:A文章编号:1003—6148(2007)6(S)一0057—2 1共轭法测量薄透镜焦距的原理 共轭法测量薄透镜焦距时,如图1所示光 路,当物与像屏之间的距离设为L,大于4倍焦距 时,薄透镜在物与像屏之间移动时有两个位置 0l,02可以在屏上成像,在O.位置时成放大的 实像,在02位置时成缩小的实像,O.,02之间的 距离记为s,则透镜的焦距厂可以由L,s两个量 得到l】: 物 s 图1 厂=(L>4f). 2测量条件分析 像 从理论上讲,L无论如何取值(只要L 4f),都可以测出焦距厂,但是实验测量时,L选 值不同,对实验结果影响很大.比如当L较大时, 成放大像的放大倍数随之较大,由于像面照度满 足公式]: E私手南(2) 式中为物的亮度,d为透镜直径,为所成象的 放大倍数.(2)式表明,所成像的照度近似与像 的放大倍数的平方成反比,即像越大,它的照度 越低,成像位置越不易判断;再者,当L较大时, 所成的缩小像较小,虽然照度较大(由2式知), 但是由于成像较小,加上像差的影响,因而也不 易判断成像的位置,故焦距的测量误差必然很 大.为了减小测量误差,L不宜太大,L的合适取 值只有在对实验现象的认真观察和分析的基础 上来选取. 3对实验操作中具体情况讨论 3.1现象及分析 实验测量准确与否更多地取决于能否找到 透镜成像的准确位置,在实验操作中发现,当L 趋近于4倍焦距时,在物屏与像屏之间移动透 镜,在相当的范围内可以在屏上得到较清晰的 像,难以分辨哪里是准确的成像位置. 由透镜成像公式 11 f:+二.(3) 7,3 ,--I知"=『L.(4) ,^ I I' I I ; :I , 图2 像 对(4)式两边求微分可得,当一2f时: 以 du一一南.(5) 说明当v有一个微小增量d时,d"的增量 是d的一倍,当L4f时,",也都 趋近于2f,在此极限状态下: 以 du一南如一dvo 即说明在L取值趋近于4f时,透镜移动微 小的距离Au,像距也改变Au才能使成像清晰, 见图2,故在相当的范围内可以在屏上得到较清 晰的像必然存在. 3.2实验数据 Vo1.25No.293 (S)6.2007.58. 物理教学探讨 JournalofPhysicsTeaching 第25卷总第293期 2007年第6期(上半月) 对奥斯特演示实验 孔祥舍,杨杰 的改进 1,辽宁朝阳市第七中学校,辽宁省朝阳市122000 2,辽宁朝阳师范高等专科学校,辽宁省朝阳市122000 在电磁学的教学中,奥斯特演示实验是教 学中的重要演示实验之一.通常的做法是把一根 水平放置的导线沿南北方向平行地放在小磁铁 的上方,当给这根导线通电时,会发现小磁针立 即发生偏转,并转向东西方向.该实验作为演示 实验,由于小磁针较小,又在桌面上做实验,故可 见度很小,实验的观察效果不够理想,笔者对该 实验作了一些改进,让实验在微机展台上完成, 大大提高了实验的演示效果. 实验装置的制作:如图1所示. 蓝(,v)红(S) 图1 1.用250mm×250mm的玻璃板一块,用磨 石将四周磨光滑.将两块光滑的小木块用(长× 宽×高一50mm×20mm×30mm)自胶粘在玻 璃板上,在木板的中央各钉一个小铁钉,在两铁 钉问连接导线. 2.取一按扣,留凸扣面,将两对面稍向下弯 曲,然后将两个磁化钢针穿过凸扣穿线孔,透明 胶片剪成磁针形状,并涂上颜色,一方红色,一方 蓝色,将其中间钻一小孔,将磁化钢针的南北极 与胶片颜色对应好,将其扣在凸扣上,自制小磁 针就做好了. 3.再取刻写蜡纸的铁笔尖,用胶直接粘在玻 璃板的合适位置上,作为小磁针支架. 实验方法 做实验时,将装置放在微机展台上,调整好 方向,使导线方向与透明小磁针静止的方向一 致,从两铁钉接出两导线与电源相连,接通电源, 观察投影屏幕,发现小磁针立即发生偏转. 本实验装置制作容易,实验操作简便,可见 度大,在实际应用中效果良好. (栏目编辑王柏庐) 41.0042.0043.0044.0045.0046.0047.0049.0050.00/ cm 清晰 /e 范 m 0.990.680.500.3l无无无无无 误差0.76%0.73%0.66%0.45%0.17%0.18%0.2l%0.2z#0.z4# (注:被测透镜焦距为:f:10.00cm) 实验测量数据表明,L值越接近4f,清晰范 围越大,产生的误差也就越大.当L一45.00cm 时,清晰范围不明显.如果L取值为45.00, 47.00cm之间可以保证误差在0.2%以内,由此 可以确定的最佳取值范围为45.o0,47.00cm, 换言之,如果限定了测量误差范围,都可以找到 这样的一个的最佳取值范围.. 4总结 培养学生实验能力是物理实验教学的重要 任务之一,在实际测量中,特别是光学实验中仍 有许多类似的测量应该考虑到实验方法所带来 的系统误差,除通过学习新的实验,了解和掌握 新的实验原理和测量方法外,使学生在有限的时 间内通过较简单,基础的实验真正掌握分析处理 实验问题的方法,提高实验能力,是物理实验教 学必须认真研究的问题. 参考文献: [1]杨述武.《普通物理实验》(光学部分).高等教育出版 社.2000 [2]姚殷钧.光学教程.高等教育出版社.1984 [3]赵凯华,钟锡华.光学.北京大学出版社.1982 (栏目编辑王柏庐)
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