巧测透镜焦距

巧测透镜焦距

我们知道，利用“插针法”很容易测出玻璃砖的折射率。那么，是否可以采用此方法来测出透镜的焦距并研究其成像规律呢？回答是肯定的，且使实验简单、形象、直观，具有独到之处。

湖北省麻城师范丁用才老师介绍的方法是这样的。第一步，在一块长为50cm、宽为20cm的平木板的中央用凿子开一个长5cm、宽1cm的孔，然后，将光具座中的透镜（如2号透镜）垂直地插入孔中，调节透镜插入的深度，直到透镜的主光轴恰好处于平木板的上表面所决定的平面内。这一步很重要，因为对于平面或球面透镜来说，当入射光线（用画在木板上的指向透镜的直线示意）和主光轴共面时，则出射光线也必在此平面内。这是后面准确测定透镜焦距的关键。为此，可先用直尺测出透镜的直径，然后再去检测透镜是否恰好有一半插入到孔内，并调节其插入的深度，直到符合要求为止。最后将透镜固定。第二步，将挖有同样大小的孔的白纸对应地固定在木板上，然后，在白纸上画一条与透镜的主光轴重合的直线，也就是记下主光轴的位置。或者先在白纸上画出孔的对称轴，然后在白纸对应地固定在木板上以后，稍稍左右移动透镜，直到透镜的主光轴与白纸上的孔的对称轴重合。至此，便可进行实验。

1利用“平行于主光轴的光线经透镜折射后通过焦点”，来确定焦点并测定焦距

在透镜一侧的白纸上作一条平行于主光轴的直线；此直线可形象地看做为一条平行于主光轴的射向透镜的入射光线。然后，手持大头针，在透镜的另一侧通过透镜观察这条直线并移动大头针的位置，直到大头针完全将这条光线挡住为止。扎下一个小点，记下这一位置。则该点必是入射光线经透镜折射后经过的一点。用同样的方法再找出一个点。根据两点决定一条直线，将这两点用带箭头的直线连起来，便得到经透镜折射后的出射光线。根据“平行于主光轴的光线经透镜折射后通过焦点”这一特征，则出射光线与主光轴的交点就是该透镜的“焦点”。量出焦点到光心的距离，便得到该透镜的焦距。

换上凹透镜，用同样的方法确定出射光线，则出射光线的反向延长线与主光轴的交点，就是该凹透镜的焦点。量出焦点到光心的距离，就得到了焦距。

此实验方法更易于测定凹透镜的焦距。

2利用成像法求透镜的焦距并研究成像情况

在主光轴的任一侧靠近主光轴的地方任取一点作为“物点”，自物点引两条射向透镜的入射光线。在透镜的另一侧用插针法找出这两条入射光线的出射光线，则这两条出射光线的交点就是物点所成的像，即“像点”。分别作出物点和像点到主光轴的垂线，量出各自的垂足到光心的距离，得到“物距”和“像距”。根据公式，即可求出焦距。另外，再分别量出“像点”和“物点”到主光轴的距离并求出比值，便得到此时像的放大率。

改变物点到光心的距离，用上述方法可以作出其成像情况，从而找出透镜的成像规律。