《物理实验思考题答案》.docVIP

光学实验思考题集 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＝1，有其空气中的表达式为，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： 等高。升降各光学元件支架，使各光学元件中心在同一高度。 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，这是为什么？ 答：这是因为平行光没有完全调节好原因。 16．如何直接判断凸透镜和凹透镜？ 答：观察光线经过这两类透镜折射以后是否能会聚于一点。用手拿着透镜观察桌面上的字，如相同的高度，字放大的这块是凸透镜，字缩小的这块是凹透鏡。 17．凸透镜、凹透镜的定义及性质？