第一篇：薄透镜焦距测定物理实验报告
南 昌 大 学 物 理 告 实 验 报 告
课程名称：
大学物理实验
实验名称 ：
薄透镜焦距的测定
学院 ：
信息工程学院
专业班级：
学生姓名 ：
学号 ：
实验地点 ：
基础实验大楼
座位号：
01
实验时间：
第 7 7 周星期 3 3 下午4 点开始
一、实验目的 ：
1．掌握光路调整的基本方法； 2．学习几种测量薄透镜焦距的实验方法； 3.观察薄凸透镜、凹透镜的成像规律。
二、实验原理：
((一))凸透镜焦距的测定
1.自准法 如图所示，在待测透镜 L 的一侧放置一被光源照明的物屏 AB，在另一侧放一平面反射镜 M，移动透镜（或物屏），当物屏 AB 正好位于凸透镜之前的焦平面时，物屏 AB 上任一点发出的光线经透镜折射后，仍会聚在它的焦平面上，即原物屏平面上，形成一个与原物大小相等方向相反的倒立实像
。此时物屏到透镜之间的距离，就是待测透镜的焦距，即
由于这个方法是利用调节实验装置本身使之产生平行光以达到聚焦的目的，所以称之为自准法，该法测量误差在 之间。
2.成像法 在近轴光线的条件下，薄透镜成像的高斯公式为
当将薄透镜置于空气中时，则焦距为：
式中
为像方焦距，为物方焦距，为像距，为物距。
式中的各线距均从透镜中心（光心）量起，与光线行进方向一致为正，反之为负，如图所示。若在实验中分别测出物距 和像距，即可用式求出该透镜的焦距
。但应注意:测得量须添加符号，求得量则根据求得结果中的符号判断其物理意义。
3.共轭法
共轭法又称为位移法、二次成像法或贝塞尔法。如图所示，使物与屏间的距离
并保持不变，沿光轴方向移动透镜，则必能在像屏上观察到二次成像。设物距为
时，得放大的倒立实像；物距为
时，得缩小的倒立实像，透镜两次成像之间的位移为 d，根据透镜成像公式，可推得：
物像公式法、自准法都因透镜的中心位置不易确定而在测量中引进误差。而共轭法只要在光具座上确定物屏、像屏以及透镜二次成像时其滑块移动的距离，就可较准确地求出焦距
。这种方法无需考虑透镜本身的厚度，测量误差可达到。
操作要领：
粗测凹透镜焦距，方法自拟。
取 D 大于。
调节箭矢中点与透镜共轴，并且应使透镜光轴尽量与光具座导轨平行。往复移动透镜并仔细观察，成像清晰时读数。重复多次取平均值。
（二）凹透镜焦距的测定
成像法（辅助透镜法）
如图所示，先使物 AB 发出的光线经凸透镜
后形成一大小适中的实像，然后在和
之间放入待测凹透镜，就能使虚物
产生一实像
。分别测出
到
和
之间距离、，根据式
即可求出的像方焦距。
三、实验仪器：
光具座、凸透镜、凹透镜、光源、物屏、平面反射镜、水平尺和滤光片等
四、实验内容和步骤：
1.光学系统的共轴调节
共轴调节是光学测量的先决条件，也是减少误差、确保实验成功的重要步骤。所谓“共轴”，是指各光学元件（如光源、物、透镜等）的主光轴重合。由于在光具光具座上进行，所以须使光轴平行于光具座导轨的刻度线。具体调节分两步进行：
a.粗调。将安置于光具座上的各光学元件靠拢在一起，用眼观察，并调节它们的中心使它们处在同一高度，且连线（光轴）平行于导轨。
b.细调。将各光学元件按实验要求移开，利用透镜成像规律进一步调整，移动透镜及屏时，将大小不同的像生成在不同的位置。若这些大小不等的像的中心在屏上的位置重合，则说明系统已共轴；若在移动透镜的过程中，像的中心位置不重合，则应调节透镜的高低或左右位置。2.测凸透镜的焦距
a.用物距像距法测 f 4 次，每次测量应改变物距，分别代入公式（2）求 f，将结果表示成 f f 。
b.用自准法测 f 2 次求平均值，结果以 f f 表示。
c.用位移法测 f 2 次。在同一 D 值下测 d 2 次，以公式（6）分别算出 f，并将结果表示成 f f 。3.测凹透镜的焦距
a.以物距像距法测 2 次，每次改变物距，测像距，分别代入公式（2）求 f，结果以 f f 表示。
注意：在测量凹透镜的焦距时，测得的数据误差往往较大，原因主要有 4 个方面：共轴没有调节好；选凸透镜成的小像作为物；选择物距 u 值没有尽可能的大；没有认真判断像的清晰位置。
五、实验数据 与处理：
凸透镜 1、自准法 物／mm 透镜／mm 焦距／mm 1094.5 1307.2 212.7 1093.6 1307.8 214.2
所以
2、物像法：
物 B／mm 透镜 O/mm 像 B/mm 透镜 1 1307.2
950.2
444.3
1307.2
851.1
458.1
透镜 2 1307.2
1142.9
1062.1
1307.2
1165.8
1078.9
所以对于凸透镜 1（1，2 代表第 1、2 次实验）:
所以
有
f =f 1 + f 22= 213.45mmS 1,2 = B-O =[357.0456.1]S“ 1,2 = B”-O =[-505.9-393.0]f 1,2 =-f “ 1,2 =S 1,2 ´S” 1,2S 1,2-S“ 1,2=[209.3211.1]f =f 1 + f 22= 210.2mm
对于不确定度：
A 类不确定度：
B 类不确定度：
所以合成不确定度为：
所以焦距 f 最终可表示为
对于凸透镜 2（1，2 代表第 1、2 次实验）:
所以
有
对于不确定度：
A 类不确定度：
B 类不确定度：
所以合成不确定度为：
所以焦距 f 最终可表示为
共轭法：
物 B/mm O1／mm O2／mm 屏 B”／mm 1307.2
954.5
775.2
429.8
DA =(f-f)2i=12å2-1= 0.9mmDB=0.02mmu = DA 2 +DB 2 = 0.9mmf = f ±u = 210.2±0.9mmS 1,2 = B-O =[164.3141.4]S“ 1,2 = B”-O =[-80.8-86.9]f 1,2 =-f “ 1,2 =S 1,2 ´S” 1,2S 1,2-S“ 1,2=[54.253.8]f =f 1 + f 22= 54.0mmDA =(f-f)2i=12å2-1= 0.2mmDB=0.02mmu = DA 2 +DB 2 = 0.2mmf = f ±u = 54.0±0.2mm
1307.2
994.8
638.2
332.9
1307.2
1240.9
919.8
853.8
1307.2
1238.9
984.9
917.9
对于凸透镜 1（1，2 代表第 1、2 次实验）:
所以可以知道
求平均值得
对于不确定度：
A 类不确定度为
B 类不确定度为
所以合成不确定度为：
所以 f 可以表示成对于凸透镜 2（1，2 代表第 1、2 次实验）:
所以
D 1,2 = B”-B =[877.4974.3]d 1,2 =O 2-O 1 =[179.3356.6]f 1,2 =D 2-d 24´ D=[210.2210.9]f =f 1 + f 22= 210.6mmDA =(f-f)2i=12å2-1= 0.4mmDB=0.02mmu = DA 2 +DB 2 = 0.4mmf = f ±u = 210.6±0.4mmD 1,2 = B“-B =[453.4389.3]d 1,2 =O 2-O 1 =[321.1254.0]f 1,2 =D 2-d 24´ D=[56.555.9]
求平均值得
对于不确定度：
A 类不确定度为
B 类不确定度为
所以合成不确定度为：
所以 f 可以表示成：
凹透镜：
单位/mm 物屏 A 凸透镜 O1 凹透镜 O2 像 A” 像 A“" 凹透镜 1 1370.2 844.8 545.8 465.1 171.5 1370.2 844.8 538.2 465.1 273 凹透镜 2 1370.2 844.8 499.9 465.1 333.8 1370.2 844.8 505.2 465.1 234.1 对于凹透镜 1（1，2 代表第 1、2 次实验）:
所以
求平均值得
对于不确定度：
f =f 1 + f 22= 56.2mmDA =(f-f)2i=12å2-1= 0.3mmDB=0.02mmu = DA 2 +DB 2 = 0.3mmf = f ±u = 56.2±0.3mmS 1,2 =O 2 A”=[80.773.1]S“ 1,2 =O 2 A”=[374.3265.2]f 1,2 =SS“S-S”=[-102.9-100.9]f =f 1 + f 22=-101.9mm
A 类不确定度为
B 类不确定度为
所以合成不确定度为：
所以 f 可以表示成：
对于凹透镜 2（1，2 代表第 1、2 次实验）:
所以
求平均值得
对于不确定度：
A 类不确定度为
B 类不确定度为
所以合成不确定度为：
所以 f 可以表示成：
六、误差分析 ：
1、地面的不完全水平导致光具座的不同程度的倾斜，从而在实验过程中影响各光学元件的同轴等DA =(f-f)2i=12å2-1=1.0mmDB=0.02mmu = DA 2 +DB 2 =1.0mmf =-101.9∓1.0mmS 1,2 =O 2 A“=[34.840.1]S” 1,2 =O 2 A“=[166.1271.1]f 1,2 =SS”S-S“=[-44.0-47.1]f =f 1 + f 22=-45.5mmDA =(f-f)2i=12å2-1=1.5mmDB=0.02mmu = DA 2 +DB 2 =1.0mmf =-45.5∓1.5mm
高操作； 2、因为使用过于频繁而保存不当，光具座上或多或少出现锈迹影响读数，导致实验数据有误； 3、长时间的使用和多人操作使得各透镜表面及边缘或有不同程度的磨损，从而引起透镜焦距的改变，使得实验所得数据与仪器原始数据有所相差； 4、实验重复次数过少，实验的偶然性较大，多重复几次实验求平均值更好。
5、由于场地及实验仪器的限制，使得实验中某些移动略微不便，结果是不能得到更多更完备的实验数据，间接影响最终结果；
七、思考 题 ：
1．利用 f=(D*D-d*d)/4D 测量凸透镜焦距有什么好处？ 答：涉及测量量少，减少误差。
2.试证明，共轭法中，物与屏间的距离。
由公式
得 D(D-4f)=，又因为 D>0,所以。
八、附上 原始数据：
第二篇：物理实验报告《测定三棱镜折射率》
【实验目的】
利用分光计测定玻璃三棱镜的折射率；
【实验仪器】
分光计，玻璃三棱镜，钠光灯。
【实验原理】
最小偏向角法是测定三棱镜折射率的基本方法之一，如图10所示，三角形 abc 表示玻璃三棱镜的横截面，ab和
ac是透光的光学表面，又称折射面，其夹角a称为三棱镜的顶角；bc 为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。假设某一波长的光线 ld 入射到棱镜的 ab 面上，经过两次折射后沿 er 方向射出，则入射线 ld 与出射线 er 的夹角
称为偏向角。
图10
三棱镜的折射
由图10中的几何关系，可得偏向角
(3)
因为顶角a满足，则
(4)
对于给定的三棱镜来说，角a是固定的，随
和
而变化。其中
与、、依次相关，因此
实际上是的函数，偏向角
也就仅随
而变化。在实验中可观察到，当
变化时，偏向角
有一极小值，称为最小偏向角。理论上可以证明，当
时，具有最小值。显然这时入射光和出射光的方向相对于三棱镜是对称的，如图11所示。
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图1
1最小偏向角
若用
表示最小偏向角，将
代入(4)式
得
（5）
或
（6）
因为，所以，又因为，则
（7）
根据折射定律
得，（8）
将式（6）、（7）代入式（8）得：
（9）
由式（9）可知，只要测出入射光线的最小偏向角
及三棱镜的顶角，即可求出该三棱镜对该波长入射光的折射率n
.【实验内容与步骤】
1．调节分光计
按实验24一1中的要求与步骤调整好分光计。
2．调整平行光管
(1)去掉双面反射镜，打开钠光灯光源。
(2)打开狭缝，松开狭缝锁紧螺丝3。从望远镜中观察，同时前后移动狭缝装置2，直至狭缝成像清晰为止。然后调整狭缝宽度为1毫米左右（用狭缝宽度调节手轮 1 调节）。
(3)调节平行光管的倾斜度。将狭缝转至水平，调节平行光管光轴仰角调节螺丝29，使狭缝像与望远镜分划板的中心横线重合。然后将狭缝转至竖直方向，使之与分划板十字刻度线的竖线重合，并无视差。最后锁紧狭缝装置锁紧螺丝3。此时平行光管出射平行光，并且平行光管光轴与望远镜光轴重合。至此分光计调整完毕。
3．测三棱镜的折射率
(1)将三棱镜置于载物台上，并使玻璃三棱镜折射面的法线与平行光管轴线夹角约为 60度。
(2)观察偏向角的变化。用光源照亮狭缝，根据折射定律判断折射光的出射方向。先用眼睛（不在望远镜内）在此方向观察，可看到几条平行的彩色谱线，然后慢慢转动载物台，同时注意谱线的移动情况，观察偏向角的变化。顺着偏向角减小的方向，缓慢转动载物台，使偏向角继续减小，直至看到谱线移至某一位置后将反向移动。这说明偏向角存在一个最小值（逆转点）。谱线移动方向发生逆转时的偏向角就是最小偏向角。
按
计算最小偏向角
（取绝对值）。
重复步骤 1~6，可分别测出汞灯光谱中各谱线的最小偏向角。
按式（9）计算出三棱镜对各波长谱线的折射率。计算折射率 n 的数据表格3。
【数据记录及处理】
表3
测量最小偏向角
钠光波长（å）
第三篇：物理实验报告测定三棱镜折射率
物理实验报告测定三棱镜折射率
【实验目的】
利用分光计测定玻璃三棱镜的折射率；
【实验仪器】
分光计，玻璃三棱镜，钠光灯。
【实验原理】
最小偏向角法是测定三棱镜折射率的基本方法之一，如图10所示，三角形 ABC 表示玻璃三棱镜的横截面，AB和 AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角a称为三棱镜的顶角；BC 为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。假设某一波长的光线 LD 入射到棱镜的 AB 面上，经过两次折射后沿 ER 方向射出，则入射线 LD 与出射线 ER 的夹角称为偏向角。
图10 三棱镜的折射
由图10中的几何关系，可得偏向角
(3)
因为顶角a满足，则
(4)
对于给定的三棱镜来说，角a是固定的，随 和 而变化。其中 与、、依次相关，因此 实际上是 的函数，偏向角 也就仅随 而变化。在实验中可观察到，当 变化时，偏向角 有一极小值，称为最小偏向角。理论上可以证明，当 时，具有最小值。显然这时入射光和出射光的方向相对于三棱镜是对称的，如图11所示。
图11 最小偏向角
若用 表示最小偏向角，将 代入(4)式 得
（5）
或
（6）
因为，所以，又因为，则
（7）
根据折射定律 得，（8）
将式（6）、（7）代入式（8）得：
（9）
由式（9）可知，只要测出入射光线的最小偏向角 及三棱镜的顶角，即可求出该三棱镜对该波长入射光的折射率n.【实验内容与步骤】
1．调节分光计
按实验24一1中的要求与步骤调整好分光计。
2．调整平行光管
(1)去掉双面反射镜，打开钠光灯光源。
(2)打开狭缝，松开狭缝锁紧螺丝3。从望远镜中观察，同时前后移动狭缝装置2，直至狭缝成像清晰为止。然后调整狭缝宽度为1毫米左右（用狭缝宽度调节手轮 1 调节）。
(3)调节平行光管的倾斜度。将狭缝转至水平，调节平行光管光轴仰角调节螺丝29，使狭缝像与望远镜分划板的中心横线重合。然后将狭缝转至竖直方向，使之与分划板十字刻度线的竖线重合，并无视差。最后锁紧狭缝装置锁紧螺丝3。此时平行光管出射平行光，并且平行光管光轴与望远镜光轴重合。至此分光计调整完毕。
3．测三棱镜的折射率
(1)将三棱镜置于载物台上，并使玻璃三棱镜折射面的法线与平行光管轴线夹角约为 60度。
(2)观察偏向角的变化。用光源照亮狭缝，根据折射定律判断折射光的出射方向。先用眼睛（不在望远镜内）在此方向观察，可看到几条平行的彩色谱线，然后慢慢转动载物台，同时注意谱线的移动情况，观察偏向角的变化。顺着偏向角减小的方向，缓慢转动载物台，使偏向角继续减小，直至看到谱线移至某一位置后将反向移动。这说明偏向角存在一个最小值（逆转点）。谱线移动方向发生逆转时的偏向角就是最小偏向角。用望远镜观察谱线。在细心转动载物台时，使望远镜一直跟踪谱线，并注意观察某一波长谱线的移动情况（各波长谱线的逆转点不同）。在该谱线逆转移动时，拧紧游标盘制动螺丝 27，调节游标盘微调螺丝 26，准确找到最小偏向角的位置。测量最小偏向角位置。转动望远镜支架 15，使谱线位于分划板的中央，旋紧望远镜支架制动螺丝 21，调节望远镜微调螺丝 18，使望远镜内的分划板十字刻度线的中央竖线对准该谱线中央，从游标 1 和游标 2 读出该谱线折射光线的角度和。测定入射光方向。移去三棱镜，松开望远镜制动螺丝 21，移动望远镜支架 15，将望远镜对准平行光管，微调望远镜，将狭缝像准确地位于分划板的中央竖直刻度线上，从两游标分别读出入射光线的角度和。按 计算最小偏向角（取绝对值）。重复步骤 1~6，可分别测出汞灯光谱中各谱线的最小偏向角。按式（9）计算出三棱镜对各波长谱线的折射率。计算折射率 n 的数据表格3。
【数据记录及处理】
表3 测量最小偏向角
钠光波长（Å）次数 游标1 游标2
第四篇：无机化学测定实验报告
无机化学测定实验报告
实验名称：室温：气压：
年级组姓名实验室指导教师日期 基本原理（简述）：
数据记录和结果处理：
问题和讨论
附注：
指导教师签名
第五篇：薄透镜参数测量感想
物理实验后感想
随着薄透镜的参数测量实验的结束,我完成了大学物理实验这门课程的学习。物理实验是物理学习的基础,在物理实验中,影响物理实验现象的因素很多,产生的物理实验现象也错综复杂。通过精心设计实验方案,严格控制实验条件等多种途径,在我们的努力下顺利地解决物理实验呈现的问题,考验了我们的实际动手能力和分析解决问题的综合能力,加深了我们对有关物理知识的理解。
做大学物理实验,要在规定的时间内快速高效地完成实验,达到良好的实验效果,需要课前认真地预习。首先是根据实验题目复习所学习的相关理论知识,弄清楚所要进行的实验的总体过程、实验的目的、实验基本原理，了解实验所采用的方法，思考实验可能用到的相关实验仪器,了解仪器的工作原理、性能。然后需要写预习报告,预习报告能够帮助我们顺利完成实验中的各项操作，预习报告一般包括实验目的、基本原理、实验仪器、操作步骤、测量内容、数据表和思考题等。数据表需要仔细设计，刚开始时因为不注意预习报告里的数据表格,将数据随便的记录在一张纸上,结果发现整理数据时会出现很多混乱和错误,后来汲取了教训,在实验前根据所要测的物理量和实验步骤设计好数据表格,在实验记录时和处理数据时轻松了不少。实验教会了我们要养成良好的科学的实验习惯，同时，对于不明白的问题,或问老师、或跟同学讨论、或查相关的资料,只有把实验中所有的地方都弄通弄透彻,才能达到实验应有的效果.预习是做实验前必须的工作,但是实验的主要工作还是课堂操作.课堂操作需要我们严格的遵守实验的各项原则,要将仪器放置在合理的位置,以方便使用和确保安全,比如：经常需要操纵或调节的器件,应该放在便于操纵的位置上。实验过程中要严格按照实验仪器的操作要求来操作,所有仪器要调整到正确的位置和稳定的状态,在安装和调整仪器时还不能使用书本这些本身就不稳定的物品做垫块,否则容易造成测量数据的分散性,影响实验质量,并且容易在成实验仪器的损坏。在实验的过程中,经常会出现一些故障或观察到的实验现象与理论上的现象不符,此时首先应认真思考并检查实验仪器使用是否正确,不正确的及时进行改正,切不可敷衍过关,草草了事。对于读数,需要有足够的耐心和细心,尤其是对一些精度比较高的仪器,读数一定要按照正确的读数方法并且一定要细心。对于数据的纪录,则要求我们要有原始的数据纪录,它是记载物理实验全部操作过程的基础性资料。而且在实验过程中必须认真地观察实验现象,并做如实的记录。如果发现实验现象与实验理论不符合,或者测试结果出现异常，就应该认真检查原因,并细心重做实验。实验完成后,应把所有的实验仪器恢复到原位,并清理实验台.实验操作完成后,应认真地处理实验数据。实验数据是对实验定量分析的依据,是探索、验证物理规律的第一手资料.在系统误差一定的情况下,实验数据处理得恰当与否,会直接影响偶然误差的大小。所以对实验数据的处理是实验的重要内容之一。撰写实验报告和进行问题讨论等也是大学物理实验不可缺少的重要环节。实验报告是对我们写作能力和总结能力的一种锻炼,实验报告也促进我们对实验过程以及所得结论进行更深刻的思考。我们的实验报告应包括实验过程中所出现的实验现象以及对这些现象的解释,实验中所遇到的问题以及解决方法,实验数据的记录以及对数据进行计算并求得最终的结果,计算其与理论值的误差,得出最终的结论。
如此，一份认真的,高水平的实验报告才算是为本次实验画上一个圆满的句号.“加强基础,重视应用,开拓思维,培养能力,提高素质 ”是大学物理试验的指导思想；“加深学生对有关物理知识的理解,培养学生正确的科学实验习惯,提高学生的动手能力,观察分析能力和创新能力”是大学物理实验的目的。大学物理实验这门课程,是对个人能力的一种锻炼,它不但锻炼了我的细心、耐心,而且使我养成了良好的学习习惯和严谨的学习态度。这一学期物理实验课程的学习,使我受益匪浅。但我知道我还有很多不足的地方，我将在日后的生活学习中更加注意运用物理实验的思想。
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