大学物理实验教程 17页

《薄透镜焦距的测量》参考答案和评分标准预习报告(20分)一.实验目的a.学会简单光学系统的共轴调节;b.掌握几种测量薄透镜焦距的方法.二.实验仪器光具座及配件、凸透镜、凹透镜、平面反射镜三.实验原理1.凸透镜焦距的测量方法(1)自准法(2)位移法2.凹透镜焦距的测量方法物距像距法四.实验内容和步骤1.光学系统的共轴调节2.测凸透镜的焦距3.测凹透镜的焦距评分要点：1、要有实验名称、实验目的、实验原理、实验内容和步骤。（5分）2、实验原理的书写要求用以自己的语言，言简意赅的语言表述清楚。（5分）3、要绘制好填充测量数据所需要的表格。（5分）4、报告的书写要整洁规范。（5分）数据采集与实验操作(40分)评分要点：1、不能用手直接摸透镜的表面。（5分）2、是否调节共轴。（5分）3、对实验的原理是否掌握。（10分）4、实验操作的熟练程度。（15分）5、是否读出合理的数据。（5分）五.数据记录和数据处理(30分)a．自准法测凸透镜的焦距（10分）测次透镜位置/cm屏位置焦距f/cm左右平均/cm128．2028．3028．2510．0018．25\n228．3028．4028．3510．0018．35328．3028．3528．32510．0018．325428．3028．3528．32510．0018．325528．3528．4028．37510．0018．375628．3028．4028．3510．0018．35平均28．2928．3728．3310．0018．33f±△f=18.33±0.05(cm)E=0.27％b.位移法测凸透镜焦距（10分）次数D/cmd/cmF=(D-d)(D-d)/4D△f(cm)180.0060.50-38.90=21.6018.540.00280.0060.40-39.00=21.4018.560.02380.0060.50-38.90=21.6018.540.00480.0060.50-38.95=21.5518.550.01580.0060.60-38.90=21.7018.520.02680.0060.50-39.00=21.5018.550.01平均80.0021.5618.540.01f±△f=18.54±0.05(cm)E=0.27％c.物距-像距法测凹透镜焦距（10分）次数物距（cm）像距（cm）焦距（cm）△f(cm)1-8.9313.93-24.880.812-8.9513.95-24.970.723-9.2714.27-26.460.774-9.2014.20-27.261.575-9.4414.44-26.130.446-8.8313.83-24.421.27平均-9.1014.09-25.690.93f±△f=-26±1(cm)E=3.6％评分要点：1、每个处理过程10分，焦距的计算5分，误差的处理5分。2、误差的表示形式要注意，特别要注意有效数字。\n六．思考题（10分）（1）利用f=(D+d)(D-d)/4D测量凸透镜焦距有什么优点？答这种方法可以不用测量透镜的位置，从而避免透镜中心位置的不确定而带来物距和相距的误差。（2）为什么在本实验中利用1/u+1/v=1/f测焦距时，测量u和v都用毫米刻度的米尺就可以满足要求？设透镜由于色差和非近轴光线引起的误差是1％。答设物距为20cm，毫米刻度尺带来的最大误差为0.5mm，其相对误差为0.25％，故没必要用更高精度的仪器。（3）如果测得多组u，v值，然后以u+v为纵轴，以uv为横轴，作出实验的曲线属于什么类型，如何利用曲线求出透镜的焦距f。答直线；1/f为直线的斜率。（4）试证：在位移法中，为什么物屏与像屏的间距D要略大于4f？222由f=(D+d)(D-d)/4D→D-4Df=d→D(D-4f)=d因为d>0andD>0故D>4f实验六测量单缝衍射的光强分布预习报告（20分）一.实验目的a.观察单缝衍射现象及其特点;b.测量单缝衍射的光强分布;c.应用单缝衍射的规律计算缝宽。二．实验仪器导轨、激光器、单缝二维调节架、一维光强测量装置、检流计三．实验原理（略）四．实验内容和步骤实验主要内容是观察单缝衍射现象，测量单缝衍射的光强分布并计算出缝宽a实验步骤（略）数据采集与实验操作（40分）五．数据记录及处理（10分）x(mm)I(10A)X(mm)I(10A)X(mm)I(10A)X(mm)I(10A)X(mm)I(10A)20.012.3523.01.6026.00.9529.00.7732.01.2311.351.401.100.681.2510.201.251.300.601.209.201.101.400.551.158.151.001.500.511.0521.07.1024.00.9027.01.6230.00.5033.00.906.100.901.700.480.805.200.801.600.540.65\n4.500.831.550.610.563.800.801.500.700.4822.03.3025.00.7628.01.4031.00.8034.00.442.900.651.250.920.402.500.601.101.030.362.150.701.001.130.361.900.800.871.200.35光强度分布曲线（略）（10分）由图形测量缝宽，并计算狭缝的宽度（10分）由狭缝到光电管的距离L=50.00cm,λ=632.8nm,及测得的b=5.0mm再由公式a=Lλ/b得到a=6.33×10(m)六．思考题（10分）①当缝宽增加一倍时,衍射光样的光强和条纹宽度将会怎样变化?如缝宽减半,又怎样改变?答:a增大一倍时,光强度↑；由a=Lλ/b，b减小一半a减小一半时,光强度↓；由a=Lλ/b，b增大一倍。②激光输出的光强如有变动,对单缝衍射图象和光强分布曲线有无影响?有何影响?答:由b=Lλ/a.无论光强如何变化,只要缝宽不变,L不变,则衍射图象的光强分布曲线不变(条纹间距b不变)；整体光强度↑或者↓。③用实验中所应用的方法是否可测量细丝直径？其原理和方法如何？答：可以，原理和方法与测单狭缝同。④本实验中，λ=632。8nm,缝宽约为5*10^-3㎝,屏距L为50㎝。试验证：是否满足夫朗和费衍射条件？答：依题意：Lλ=（50*10^-2）*（632.8*10^-9）=3.164*10^-7a^2/8=(5*10^-5)^2/8=3.1*10^-10所以Lλ<