二级物理实验小结.doc

对于用平行光管测透镜焦距和分辨率实验的些许看法
2011213647 物理师范2班 彭博
一、 前言
物理学是研究物质运动规律与物质内部结构的一门科学。物理学之所以能成为一门科学，在于它采用了科学的方法和手段，而这科学的方法主要归功于一种新的研究手段的诞生，即实验法。在古代，人们对于世界的认知，主要靠形而上学的思维，这是哲学的基本思维之一，通过观察片面的现象，再由主观的冥想，从而得出可能违背客观事实的结论，这些圣人想出的往往是主观臆断的结果，没有人敢去否定，更没有人去验证。而随着人文主义和理性主义的兴起，人们越快来越讲究用实验法来探究自然，先后有伽利略，法拉第等一批杰出的实验物理学家。物理学也因此成为一门实验科学，大多数定理定律实际上不是由数学技巧推导出来，而是通过假设再由实验去验证，从而肯定了假设的正确性，这一类研究思维称之为归纳法。
所以，物理实验在物理学的发展中起着重要的和直接的作用。

二、 实验目的
学生型实验目的：
1.使我们获得物理实验的基本知识,进行基本实验方法和基本实验技能的训练，也称“三基”训练，培养我们的阅读理解能力、动手操作能力、分析判断能力、书写表达能力以及初步的实验设计能力。
2.加深我们对物理概念、规律的掌握和理解。
3.使我们具备初步的从事实验工作的基本素质。
具体实验目的：
1、 了解平行光管的构造原理并掌握平行光管的调节方法
2、 掌握平行光管测透镜的焦距和分辨率的方法

三、 实验仪器
平行光管，平面反射镜，平行光管分划板，测微目镜，凸透镜，光具座

图4—4—1
平行光管的结构如图所示

平行光管是产生平行光束的装置，原理是：由于分划板放在平行光管物镜的焦平面上，且有灯光照射在分划板的毛玻璃上，所以，分划板上各种划痕，以及毛玻璃上所散射出来的光，通过物镜的折射以后，都成为平行光。
图4—4—2

分划板的类型有四类：
（１）十字分划板（２）鉴别率板
（３）星点板（４）玻罗板
四、实验大致流程
1、平行光管的调整
2、测量凸透镜及透镜组的焦距
１）让各光学元件大致在同一光轴上。
２）将平行光管的十字分划板换成玻罗板。
３）转动测微目镜的调节螺丝，直到从测微目镜里面能看到清晰的叉丝、标尺为止。
４）前后移动凸透镜，使被测凸透镜在平行光管中的玻罗板成像于测微目镜的标尺和叉丝上。
５）用测微目镜测出玻罗板像中两刻线间距的测量值，由公式算出焦距f。　
3．用平行光管测凸透镜的鉴别率
（１）取下玻罗板，换上3号鉴别板，装上光源。
（２）将各元件依次放在光具座上。
（３）移动被测透镜的位置，使被测透镜在平行光管的3号鉴别率板成像于测微目镜的焦平面上。用眼睛认真地从1号单元鉴别率板上开始朝下看，分辨出是哪一个号数单元的并排线条，记下号码。
（４）查表，求出透镜的最小分辨角。
另外，通过计算法也可求出最小分辨角
由下式测定鉴别率角值

式中为角值，为相邻两条刻纹的间距,为平行光管焦距
四、实验误差分析
用平行光管测透镜焦距的误差主要来源于以下几个方面
1、 自准直调整平行光管时 ,由于人眼分辨力的限制 ,调整后的平行光管输出的不是严格的平行光 ,而是有一定的会聚或发散。这会使经待测透镜后光线的会聚点不在该透镜的焦面上而产生调焦误差。

2、 用读数显微镜或测微目镜测波罗板的像上线对间距时的偶然误差。
由于对准误差和仪器误差的影响 ,每次测得值将会发生一定的偏离 ,这表现为测量中的偶然误差。

3、显微镜仪器误差中的系统误差部分。我们使用的读数显微镜是教学仪器 ,虽然精密度尚好 ,但也有相当大的系统误差存在。我们用三台不同的读数显微镜测同一波罗板线对所得的结果 (均为多次重复测量之结果 ,以消除偶然误差的影响)。

五、另外十种测焦距的方法
(1) 两次成像法
如图24-2所示。取物与像屏之间的距离为L 〉4f，移动透镜，当在O1位置时，屏上得到一放大的清晰像A'B'，其物距S1、像距S1'；当透镜处于O2位置时，屏上又出现一缩小的清晰像A"B"，这时物距S2、像距S2'。设透镜两不同位置间的距离为l，焦距为

（2）粗测法

（3）成像法

（4）自准法

（5）辅助透镜法

（6）凹透镜自准法

（7）二倍焦距法：
实验器材：光具座、灯泡、凸透镜、光屏、刻度尺
实验方法：将灯泡、凸透镜、光屏三者中心放在同一高度上，来回移动灯泡和光屏，直到光屏上形成倒立的、等大的实像，用刻度尺测出灯泡或光屏到凸透镜中心的距离u或v，则f=u/2=v/2.重复以上实验2次，求3次测得距离的平均值，即为此凸透镜的焦距。
（8）等大实像法
在凸透镜前适当位置放一点燃的蜡烛，移动透镜另一侧的光屏，使光屏上成一清晰的等大的像，测出蜡烛到光屏的距离l，则该透镜的焦距f=l/4
（9）公式法
在凸透镜前放一点燃的蜡烛，移动凸透镜另一侧的光屏，使光屏上成一清晰的像，测出物距u和像距v，利用透镜成像公式计算出焦距f=uv/(u+v)
（10）像距、物距法

六、实验感想及建议
我想，学生验证性物理实验的目的在于让我们了解科学实验的流程（包括选定目标，做出大概计划；选择装置与制作装置；进行观察和测量；分析数据，整理结果）养成良好的实验规范（提前熟悉实验计划，如预习报告；轻拿轻放实验仪器；实验结束后整理好实验器材）和培养我们的实验技巧与能力（对测量仪器精密地操作，采用合理的操作顺序等）以及增强我们对实验数据的分析处理能力（了解误差和不确定度的概念；采用图表法直观地分析实验数据）。
希望指导老师在实验前的讲解过程中除了明确实验步骤外，还要重点告知实验中的注意事项和可能出现的会导致实验失败的错误操作，还应对思考题进行启发性的帮助；在实验操作过程中及时地主动发现学员的不当操作，避免学员一错到底，导致不必要的浪费时间，当然对于学员来说，适当的失败与自我分析问题也是不可少的；实验结束后，对我们上交的实验报告进行针对性的有效地分析与批改，指出问题的关键，这样，我们下一次做实验才会得到提升和改进。