一、实验简介透镜是按几何光学原理设计由透明材料加工而成的基本光学元件，早期的单透镜是两个球面（其中有一个可以是平面）组成的，为了消除象差，改善成像质量，人们设计了各种各样的组合透镜，发明了望远镜、显微镜，大大扩展了人眼的视界。因此可以说透镜成像在科学技术上的作用非常重要，了解单透镜的基本性质和参数测量方法是很有意义的。将为进一步学习光学技术以及正确使用光学仪器打下基础。二、实验原理透镜的主要作用是成像，描述透镜的性能最主要的参量叫焦距。通过本实验学生可以学到三种测量焦距的方法。（1）自准直法。（2）物象公式法。（3）位移法。这三种方法所用的基本公式为高斯成像公式。注意几何光学中距离的符号规定，以透镜的主平面为起点与光线行进的方向一致为正，反之为负。如图2所示，高斯公式为1_1=1Ssf按照几何规定光学带撒的量代表像方量（不带撇的量表示物方量：凸透镜的像方焦距为正，凹透镜的像方焦距为负）。三、实验内容将白光光源、透镜、物屏、象屏等放在光具座上，并且将各元件的中心的连线与光具座导轨平行（共轴调节）
一、 实验简介 透镜是按几何光学原理设计由透明材料加工而成的基本光学元件， 早期的单透镜是两个球面（其中有一个可以是平面）组成的，为了消除 象差，改善成像质量，人们设计了各种各样的组合透镜，发明了望远镜、 显微镜，大大扩展了人眼的视界。因此可以说透镜成像在科学技术上的 作用非常重要，了解单透镜的基本性质和参数测量方法是很有意义的。 将为进一步学习光学技术以及正确使用光学仪器打下基础。 二、 实验原理 透镜的主要作用是成像，描述透镜的性能最主要的参量叫焦距。通 过本实验学生可以学到三种测量焦距的方法。（1）自准直法。（2）物 象公式法。（3）位移法。这三种方法所用的基本公式为高斯成像公式。 注意几何光学中距离的符号规定，以透镜的主平面为起点与光线行进的 方向一致为正，反之为负。如图 2 所示，高斯公式为: 按照几何规定光学带撇的量代表像方量（不带撇的量表示物方量， 凸透镜的像方焦距为正，凹透镜的像方焦距为负）。 三、 实验内容 将白光光源、透镜、物屏、象屏等放在光具座上，并且将各元件的 中心的连线与光具座导轨平行（共轴调节）
（1）自准直法：如图1所示，将光源、物屏、透镜和反射镜放在光具座上，让光源的光照亮物屏，移动物屏的位置，使经透镜到反射平面镜再沿原路反射回来的光在物屏上形成相等大小、方向相反的清晰的象。这时物屏与透镜的距离就是透镜的焦距。反射平面镜图 1白光光源物屏待测透镜(2）物象公式法：如图2所示，将物屏、透镜和象屏放在合适的距离，使物体的象最清晰，测出物距和像距由透镜的高斯物象公式求出透镜的焦距。图2（3）位移法：当物距在一倍焦距和两倍焦距之间时，在像方可以得到一个放大的实象，当物距大于二倍焦距时可以得到一个缩小的实像。使物屏与象屏之间的距离大于4倍焦距，调整透镜可以有两次在象屏上得到清晰的象。如图2所示。有高斯公式可以推出：
(1) 自准直法:如图 1 所示，将光源、物屏、透镜和反射镜放在光 具座上，让光源的光照亮物屏，移动物屏的位置，使经透镜到反射平面 镜再沿原路反射回来的光在物屏上形成相等大小、方向相反的清晰的象。 这时物屏与透镜的距离就是透镜的焦距。 (2) 物象公式法：如图 2 所示，将物屏、透镜和象屏放在合适的 距离，使物体的象最清晰，测出物距和像距由透镜的高斯物象公式求出 透镜的焦距。 （3）位移法：当物距在一倍焦距和两倍焦距之间时，在像方可以 得到一个放大的实象，当物距大于二倍焦距时可以得到一个缩小的实像。 使物屏与象屏之间的距离大于 4 倍焦距，调整透镜可以有两次在象屏上 得到清晰的象。如图 2 所示。有高斯公式可以推出：
Z3 124L测出L和1就可以计算出透镜的焦距了。测量凹透镜的焦距：由于凹透镜不能直接成实像所以测量其焦距必须利用一个凸透镜作为辅助透镜。测量光路如图4所示。图3图4四、实验仪器光具座、光源、物屏、凸透镜、凹透镜、平面镜、像屏。光具座上有表尺，最小刻度为1mm。每个支架的一侧均有刀口，读数以它为准。光源与物屏要求远一些，因为光源是发散的，远一些光斑大，可以将物屏上的物照全，成像效果好。整个实验要求调节共轴。五、实验指导【主窗口】
测出 L 和 l 就可以计算出透镜的焦距了。 测量凹透镜的焦距：由于凹透镜不能直接成实像所以测量其焦距必 须利用一个凸透镜作为辅助透镜。测量光路如图 4 所示。 四、 实验仪器 光具座、光源、物屏、凸透镜、凹透镜、平面镜、像屏。 光具座上有表尺，最小刻度为 1mm。每个支架的一侧均有刀口，读数以 它为准。光源与物屏要求远一些，因为光源是发散的，远一些光斑大， 可以将物屏上的物照全，成像效果好。整个实验要求调节共轴。 五、 实验指导 【主窗口】
在系统主界面上选择“单透镜实验”单击，即可进入本虚拟实验平台，显示平台主窗口一一实验室场景（图7-1）。单远镜物理实验图20-1一、在主窗口上单击“书本”图标（图20-2），显示“实验说明”菜单（图20-3)。实验说明x实验目的实验原理凸选镜凹选镜记录数据实验习题图20-2图20-3
在系统主界面上选择“单透镜实验”单击，即可进入本虚拟实验平台，显示平 台主窗口——实验室场景（图 7-1）。 图 20-1 一、在主窗口上单击“书本”图标（图 20-2），显示“实验说明”菜单（图 20-3）。 图 20-2 图 20-3
在“实验说明”菜单里选择“实验目的”，显示“实验目的”窗口（图20-4）。实验目的区1.学会常用的测量透镜的方法2.加深对物象关系和成象公式的理解：3. 学会用 直角坐 标系方法讨论薄透镜的成象问题4. 学习和掌据共轴光具组的调节确定图20-4在“实验说明”菜单里选择“实验原理”，显示“实验原理”窗口（图20-5）。实验原理X符号规定为了找到几何光学的一个普遍公式，题领要有一个统一的待号规定，我们的特号规定是以光线进行方向作依据的：顺光线方向为正，递光线方向为页，如按常理取入射光的方向是从左至右，从上之下，则线段由左至右为正，由下向上为页至于线段的起点，在高斯公式中都是从光心算起·在图·1中是一山V确定镜成象符号规定高斯公式满足条件图20-5在“实验说明”菜单里选择“凸透镜”或“凹透镜”，将出现叙述测凸透镜或凹透镜焦距方法的文档窗口。选择“记录数据”，调用“实验报告处理系统
在“实验说明”菜单里选择“实验目的”，显示“实验目的”窗口（图 20-4）。 图 20-4 在“实验说明”菜单里选择“实验原理”，显示“实验原理”窗口（图 20-5）。 图 20-5 在“实验说明”菜单里选择“凸透镜”或“凹透镜”，将出现叙述测凸透镜或凹 透镜焦距方法的文档窗口。选择“记录数据”，调用“实验报告处理系统
二、单击“透镜”图标（图20-6），显示“选择实验”菜单（图20-7）。选择“凸透镜”，将出现“凸透镜实验”菜单（图20-8）。选择“凹透镜”，将出现“凹透镜实验”菜单（图20-9）。区口透镜实验平行光法平面反射镜法位格法[贝塞法]选择实验区凸透镜望远镜法放大率的测量凹透镜区凹透镜实验物象公式法望远镜法图20-6图20-7图20-8图20-9三、单击“显示屏”图标（图20-10），出现“显示”菜单（图20-11）。注意当某装置已放在实验台上时，才可以在“显示”菜单中选择此装置，否则系统会告诉你装置未加载。例如在望远镜法测凸透镜焦距实验时，选择“望远镜成象”会出现图20-12所示的窗口，此为望远镜此时所成的象。望远镜成象区显示区光屏物屏望远镜成象望远镜调焦图20-10图20-11图20-12四、调节仪器在“凸透镜实验”或“凹透镜实验”菜单（图20-8、20-9）里选择具体的实验方法，该方法所需的仪器即出现在实验台左下方。用鼠标把仪器放到实验台的
二、单击“透镜”图标（图 20-6），显示“选择实验”菜单（图 20-7）。 选择“凸透镜”，将出现“凸透镜实验”菜单（图 20-8）。选择“凹透镜”， 将出现“凹透镜实验”菜单（图 20-9）。 图 20-6 图 20-7 图 20-8 图 20-9 三、单击“显示屏”图标（图 20-10），出现“显示”菜单（图 20-11）。注 意当某装置已放在实验台上时，才可以在“显示”菜单中选择此装置，否则系统 会告诉你装置未加载。例如在望远镜法测凸透镜焦距实验时，选择“望远镜成象” 会出现图 20-12 所示的窗口，此为望远镜此时所成的象。 图 20-10 图 20-11 图 20-12 四、调节仪器 在“凸透镜实验”或“凹透镜实验”菜单（图 20-8、20-9）里选择具体的实 验方法，该方法所需的仪器即出现在实验台左下方。用鼠标把仪器放到实验台的
光学元件导轨上，即可开始调节。当鼠标移动到仪器上时，鼠标指针附近出现文字提示：最上方为仪器名称，其下为水平坐标(mm)，黄色方框内为操作提示。禁止垂直移动在光学元件导轨的右端有一个“水平调节”开关（图20-13）。单击一次锁定垂直位置，光学元件只能在水平轴上移动，再次单击解开锁定。图20-13精细调节在仪器上双击会出现精细调节窗口（图20-14）。精细调节区仪器望远镜凸透镜光源镜物理宝物屏凸透镜望远镜AA水平调节√确定位置279mm图20-14调节滚动条可以进行精细调节，使结果更加准确。【主菜单】
光学元件导轨上，即可开始调节。当鼠标移动到仪器上时，鼠标指针附近出现文 字提示：最上方为仪器名称，其下为水平坐标(mm)，黄色方框内为操作提示。 禁止垂直移动 在光学元件导轨的右端有一个“水平调节”开关（图 20-13）。单击一次锁定 垂直位置，光学元件只能在水平轴上移动，再次单击解开锁定。 图 20-13 精细调节 在仪器上双击会出现精细调节窗口（图 20-14）。 图 20-14 调节滚动条可以进行精细调节，使结果更加准确。 【主菜单】
在主窗口上单击鼠标右键，弹出主菜单（图20-15）。上述的操作和菜单选择也可以通过它来实现。实验自的实验原理和方法.实验A显示A调节控制.记录数据实验习题实验结束图20-15
在主窗口上单击鼠标右键，弹出主菜单（图 20-15）。上述的操作和菜单选 择也可以通过它来实现。 图 20-15