用激光法测量凹透镜焦距的探究*

俞挺 顾菊观 邵宗乾 沈燕玲

(湖州师范学院理学院 浙江 湖州 313000)

1 引言

凹透镜焦距测量是普通物理重要的实验之一．凹透镜对光线有发散作用，实物无法成实像，所以现有的测量方法主要借助凸透镜测量．光路较复杂，同时由于存在视深，像的清晰度也不易判别．文献[1]中提出一种平行发散法．此方法要求光线平行于光轴通过圆孔射向凹透镜，而实际操作中要满足此要求较为困难．针对以上不足，经过探索以及参阅文献[2～5]，提出了一种新方法.此方法运用相似三角形原理，利用激光模拟凹透镜虚物成虚像的光路，将物距-像距法运用到凹透镜焦距的测量中，且不用借助其他光学器件．实验证明，此法操作简便，结果准确，较实用．

2 激光法实验原理

本文所有光学公式均采用新笛卡儿符号法则．

图1 激光法测凹透镜焦距实验光路图

用两束激光模拟位于P点的实物.两束入射光线经凹透镜折射后在屏上形成的两点的距离为d1；未经透镜时在屏上形成的光点的间距为d2；光线在透镜平面上形成的光点的间距为d3；屏与透镜之间的距离为L．

根据几何学中相似三角形原理可得

再由透镜成像的高斯公式

(1)

故只需测得d1、d2、d3以及屏与透镜之间的距离L,便可得到凹透镜焦距．

3 激光法实验步骤及结果

(1)打开两个激光光源，使两束光线在屏上交于一点，模拟出一个位于P点的实物．

(2)将屏向右推动一段距离，在屏与P之间放入待测凹透镜，在屏的坐标纸上描出激光……