物理实验培训所用光学.pdfVIP

实验原理 1. 准备知识 薄透镜:指透镜中心厚度比透镜焦距或曲率半径小很多的透镜。 透镜分类： 凸透镜中间厚、边缘薄，对光线有会聚作用 凹透镜中间薄、边缘厚，对光线有发散作用 主光轴：通过透镜两个折射球面的球心的直线 光心：光线通过主光轴上某一特殊点，而不改变方向 副光轴：除主光轴外通过光心的其他直线叫副光轴。 近轴光线：物体在主光轴附近，入射光线的入射角很小，这样的光 线叫近轴光线。 焦点：平行于主光轴的近轴光线，通过透镜后会聚 （或发散，这 时其反向延长线会聚）于主光轴上的点，叫主焦点F，如下图所 示。每个透镜都有分居透镜两侧的两个主焦点。 焦距：光心O到主焦点F间的距离叫焦距 （用字母f表示）。每个 透镜有两个焦距。薄透镜两侧的媒质相同时，两个焦距相等。 焦平面 焦平面 F O Ｆ Ｏ f f (a) 凸透镜的焦点 (b) 凹透镜的焦点 图 透镜的焦点及焦平面 光路可逆原理：在反射和折射定律中，光线如果沿反射和 折射方向入射，则相应的反射和折射光将沿原来的入射方向。 这就是说，如果物点Q发出的光经光学系统后在Q’点成像，则 Q’点发出的光线经同一光学系统后必然会在Q点成像，即物和 像之间是共轭的。 光路图： （1）平行于主光轴的光线经透镜折射后过透镜的焦点； （2）过透镜光心的光线经透镜时不改变方向。 2. 薄透镜成像 在近轴光线的条件下,薄透镜成像的规律可表示为 1 1 1 + = u v f u、v 分别为物距和像距，实物与实像时取正，虚物与虚像时取 负；f 为透镜焦距，凸透镜取正，凹透镜取负 。 3. 凸透镜焦距的测定 1) 自准直法 （平面镜法） 将物AB放在凸透镜的前焦 平面上,则物上任一点发出 的光束经透镜后成为平行 A 光, 由平面镜反射后再经透 B f 镜会聚于透镜的前焦平面 B' 上, 得到一个大小与原物相 F ' 同的倒立实像A′B′。此时, A 物屏到透镜之间的距离就 等于透镜的焦距F。 2） 物像距法 uv f 1 = u + v 式中物距、像距、焦距都以凸透镜光心为坐标原点而量取， 顺光线方向取正，反之取负 （如图所示）。 (或实物、实象取正；虚物、虚像取负；凸透镜焦距取正， 凹透镜焦距取负。) 3）位移法 物与像屏距离 大于 倍焦距，即 ，固定物与