对两个光学问题的讨论

(一)透镜的焦点如何变化。笔者一直为物理系的大学生讲授光学课，当讲到透镜的焦距与透镜两侧介质的折射率关系式时，提出了如下一道思考题，目的是希望同学们。熟悉该关系式的应用。     

液体折射率测定方法的研究

介绍了测量液体折射率的一种实验装置.此装置能较准确地测量透镜和液体透镜组的焦距,解决了实验中测量透镜组焦距难的问题,使测得的液体折射率的精确度有了一定的提高.     

透镜焦距测量实验的教学实践

通过自主设计的透镜焦距测量实验装置以最简单、直观的方式阐述了光的折射原理.该实验设计以光学基本原理为切入,循序渐进地引导学生从科学角度全面系统地认识透镜,明确透镜介质与其所处环境介质折射率的内在联系,抓住问题本质,设计出一种透镜焦距连续可调的新方法.     

液体透镜法测透镜的曲率半径和液体折射率

本文论证了用液体透镜法测量凸透镜的曲率半径和液体折射率可作为普通物理实验,着重指出实验的关键是设法测准透镜和液体透镜组的焦矩,介绍为测准焦距作者所设计的三孔挡光片,以及测量透镜的焦距的自准方法。     

惠更斯目镜消色差浅析

惠更斯目镜是光学仪器中最常用的一种目镜。各类教科书对惠更斯目镜在光学仪器中所起的作用及其光学原理都有详细说明.本文仅对惠更斯目镜消色差的问题做一讨论.实际的光学材料,对于不同波长的色光折射率是不同的,波长愈短折射率愈高.由薄透镜焦距公式1/f’=(n-l)·(1/r_1-1/r_2)可知,一个透镜对不同颜色的光将有不同的基点,或有不同的焦距.即使透镜对在近轴区域的点物成象时,由于各色光的焦距不同,对一定的物距s用高斯公式也可以求得不同的象距S’.按色光的波长由短到长在光轴上得到一系列不重合的象点.这种现象就是纵向色差或位置色差.其次,由横向放大率公式β=-X’/f’可知,放大率均与透镜的焦距有关.对不同色光有不同焦距、有不同放大率.于是一物体将由透镜生成一系列的与各色光对应的高度不同的象,这就是放大率色差.     

用透镜成像法测量液体的折射率

制作一个液槽装置,在其内部可放置一个透镜,组成一个透镜组,该透镜组的液体可任意更换。通过测量透镜组的焦距,用透镜成像公式可计算出未知液体的折射率。     

凹透镜的焦距测量误差与光心指示偏差间关系

透镜加工很难避免光心不出现偏离,同时在测量透镜的焦距过程中需要将透镜利用支架置于光具座上,这些因素必然导致光心的实际位置与轨道刻度尺上的指示位置出现偏差(简称光心指示偏差),最终必然给焦距测量带来误差。实际测量过程中经常发现,即便是同一套光学仪器,多次测量结果间时常出现很大的偏差。通过分析研究,对辅助法测量凹透镜焦距系统建立了数学模型,推导出透镜的焦距与物距、光心指示偏差之间的函数关系式,总结了光心指示偏差对焦距测量误差的影响规律,即物距越大焦距测量误差越小,并且光心指示偏差左偏情形导致焦距测量值大于标称值;反之,小于标称值。实验验证显示,依据该规律可显著提高焦距的测量精度。     

谈物理竞赛一道预赛光学题的几种解法

第 1 8届中学生物理竞赛有一道预赛光学题是这样的 .题 :一束平行光沿薄平凸透镜的主光轴入射 ,经透镜折射后 ,会聚于透镜后 ｆ =48ｃｍ处 ,透镜的折射率ｎ =1 .5 .若将此透镜的凸面镀银 ,物置于平面前 1 2ｃｍ处 ,求最后所成像的位置 .首先求出凸面的曲率半径Ｒ .设平行光经透镜折射后交主轴于Ｆ ,薄平凸透镜的焦距为 ｆ(如图 1 ) ,由折射定律ｓｉｎｉｓｉｎｒ=1ｎ, (1 )ｒ =ｉ+θ . (2 )由于是近轴光线ｉ≈ｓｉｎｉ≈ｔａｎｉ =ｈＲ ,θ≈ｔａｎθ =ｈｆ ,ｒ =ｎｉ代入 (2 )式得ｈＲ +ｈｆ =ｎ ｈＲ ,Ｒ =(ｎ -1 ) ｆ =(1 .5 -1 )× 48ｃ…     

凹透镜的会聚与发散

本文研究了影响凹透镜成像而产生会聚作用的几种因素，如介质折射率、透镜球面曲率半径等；给出了薄凹透镜发散／会聚临界角；辅助透镜临界物跑与两透镜焦距、两透镜距离的关系，从而澄清了凹透镜不能会聚产生实像的概念及产生实像的实质。     

凹透镜的会聚与发散

本文研究了影响凹透镜成像而产生会聚作用的几种因素，如介质折射率、透镜球面曲率半径等；给出了薄凹透镜发散／会来临界角；辅助透镜临界物距与两透镜焦距、两透镜距离的关系，从而澄清了凹透镜不能会聚产生实像的概念及产生实像的实质。     

几何光学中成像公式的讨论

在学习几何光学中，我们发现其公式比较繁多，要逐一死记并非易事。下面介绍由薄透镜物像公式出发．把单球面折射、反射的成像公式，厚透镜成像公式方便地导出，以便于记忆。在光学教科书中，均导出了薄透镜成像公式，其形式为：这里，n1──物方介质折射率n2──像方介质折射率n──透镜本身材料折射率S──物距S1──像距。1薄透镜高斯公式得薄透镜的高斯公式：（2）2单球面折射成像公式为单球面折射物像公式。对于（3）式，两边同除以得和像方焦距得球面折射成像的高斯公式为：3球面反射物像公式为单球面反射的成像公式。同样引入f1＝f…     

高考物理透镜类考题特点与启示

纵观'89到'94六年的高考物理试卷,可见每年至少有一道透镜部分的考题(下称透镜类考题),认真分析和研究这类考题的内容和特点,对于指导教学和针对性复习大有裨益.一、透镜类考题的特点1.考查的知识点全.考题中涉及的知识点有:透镜、透镜的焦点和焦距,透镜成像、透镜成像公式,放大率和作图法.考题还严格遵守《考试说明》,透镜成像作图法和透镜的计算都只考查单一透镜成像的情况,没有出现虚物成像问题.2.考查的能力要求高.考题中考查的能力包括(1)理解能力.着重理解透镜对光线的作用,焦点、焦距和放大率的概念,成像公式的物理意义.如’89第14题红色绿色和黄色的三束平行光分别沿主轴射向同一个玻璃凸透镜,通过透镜后会聚在主轴上,由于玻璃对三色光的折射率的关系为:n红f黄相似文献   

光学题常见错误剖析

例1 已知凸透镜的焦距为10厘米,设物体到透镜的距离为u,则下列判断正确的是( ). A.该透镜作放大镜使用时,u<10厘米B.物体为一点光源时,利用该透镜可得到一束平行光,此时u=10厘米C.该透镜作幻灯机的镜头使用时,u>10厘米     

透镜的焦距是一个常量吗？

透镜的焦距是一个常量吗？江苏省通州市姜灶中学徐大伟焦距是透镜的一个主要参数．固定透镜的焦距是否是一个常量呢？答案是否定的．因为透镜的焦距除了与自身因素（玻璃材料、表面凹凸程度）有关外，还与透镜周围介质和所用光的颜色两个因素有关．一束平行于主光轴光线通...     

第二十届全国中学生物理竞赛预赛试卷

全卷共七题 ,总分为 1 4 0分 .　　一、(2 0分 )两个薄透镜 L1和 L2 共轴放置 ,如图图预 2 0 - 1所示 .已知 L1的焦距 f1=f,L2 的焦距 f2 =- f,两透镜间距离也是 f.小物体位于物面 P上 ,物距 u1=3f.(1)小物体经这两个透镜所成的像在 L2 的　　　边 ,到 L2 的距离为　　　 ,是　　　像 (虚或实 )、　　　像 (正或倒 ) ,放大率为　　　 .(2 )现在把两透镜位置调换 ,若还要给定的原物体在原像处成像 ,两透镜作为整体应沿光轴向　　　边移动距离　　　 .这个新的像是　　　像 (虚或实 )、　　　像 (正或倒 ) ,放大率为　　　 .二、(2 0分 )一…     

用图解法讨论薄透镜的成像规律

薄凸透镜和薄凹透镜的成像公式为: 1/u+1/v=1/f式中:u:光源到透镜的距离.光源在透镜前为正,在后为负。v:透镜和像的距离.像成在透镜后方为正,在前为负.f:透镜的焦距.凸透镜为正,凹透镜为负.上式中u、     

厚透镜的主点与焦点

关于厚透镜的成像问题,现行教材中均没有给出焦距公式,因此无法直接利用高斯物像公式进行计算．本文将导出厚透镜的焦距公式．1厚透镜的焦点位置我们在此将厚透镜当作一个光学系统,根据像方焦点的特性,跟主光轴平行的平行光人射到厚透镜后最终的像点即为它的像方焦点．设厚透镜的两曲率半径分别为r2和r2,两球面顶点的距离为t,厚透镜的折射率为n,透镜两边的折射率为n1和n2（见图亚）．假定物在无穷远处,经厚透镜的两个球面进行两次成像的像点即为它的像方焦点．图1厚透镜的焦点第一次物在无穷远处经球面人成像,原点设在O1点．将S1=…     

一光学赛题的三种解法

在1993年全国高中物理奥林匹克竞赛的决赛中,曾有这样一道光学赛题:有一薄平凸透镜,凸面曲率半径R=30cm。已知在近轴光线时,若将此透镜的平面镀银,其作用等同于一个焦距是30cm的凹面镜;若将此透镜的凸面镀银,其作用也等同于一个凹面镜,求其等效焦距。解法一巧用特殊光线求解。当透镜的平面镀银时,其作用等同于焦距是30cm的凹面镜。此时等效凹面镜的曲率半径R′=60cm,由凹面镜成像特点可知:当物点置于等效曲率中心C1时(此时u=R′=2f),所成的像也应在C1点(此时v=u=2f)。因此,过C1点的任一近轴光线经凸面折射、再经平面反射后,必将沿原路返…     

用平行光管法测薄透镜焦距

介绍了用平光管法测量透镜焦距的方法.着重介绍借助一长焦距凸透镜与被测凹透镜组成一无焦系统,用一辅助透镜与一测微目镜组成对平行光的检测装置来测量凹透镜焦距的方法.     

谈谈透射与增透膜——浅析2001年全国高考理科综合试题第16题

20 0 1年全国高考理科综合试题第 16题 (见本期第 4 0面 ) ,是薄膜干涉现象的应用 ,为了解答本题 ,下面我们谈谈透射与增透膜究竟是怎么回事 ?现代光学系统 ,如摄影机和电影放映机的镜头、潜水艇的潜望镜等 ,都是由许多光学元件——透镜、棱镜等组成的 .在这些比较复杂的光学系统中光能的反射损失是严重的 ,如由六个透镜组成的光学系统 ,光能的反射损失约占一半左右 ;而变焦距物镜包括十几个透镜 ,光能的反射损失就更为严重 ,只有 2 0左右的入射光通过光学系统 ,使所成的像既暗又不清晰 .为了使所成的像既亮又清晰 ,必须减少光的反射损失 ,增强透射光的强度 .一、关于透射当光通过无吸收的光学镜头时 ,通过一个介质面的透射比 T由下面公式给出T=1- R,1式中 R为单一介面上的反射比 ,对于正入射的光R=(n0 - n1n0 n1) 2 . 2n0 、n1分别为入射介质和折射介质的折射率 .入射介质一般为空气 ,其折射率 n0 =1.镜头一般是用 K9玻璃制做的 ,它的折射率为 n1=1.5 2 .将 n0 、n1代入 2式可得R=(1- 1.5 21 1.5 2 ) 2 ≈ 4 .2 6 ....