学文网凸透镜是光学仪器中最基本的光学元件.焦距是反映凸透镜性能的重要参数之一,凸透镜的成像位置及性质(大小、虚实)均与其有关.实际工作中,常常需要测定不同凸透镜的焦距以供选择.比如:我们使用的照相机镜头是凸透镜,最常见的镜头焦距为50mm,通称标准镜头;小于50mm,接近35mm焦距的称为广角镜头,顾名思义,在同样的物距内,拍摄的范围较广;而50mm以上80mm以下焦距的一般称为中焦镜头;而135mm、200mm、300 mm焦距的一般称为长焦镜头,照像时,可以把远处的景物“放大”,“拉”到照片上来.如果有一个凸透镜镜片,怎样测定它的焦距呢?下面介绍几种不同方法测量凸透镜的焦距,为今后正确使用光学仪器打下良好的基础.
方法一:平行光聚焦法
根据凸透镜对光的作用,让平行光(如太阳光)沿主光轴方向入射到凸透镜上,在另一侧与透镜平行放置一光屏,调节光屏位置使光屏上的光斑最小且最明亮,用刻度尺测出光斑到凸透镜光心的距离,即为该凸透镜的焦距.若没有阳光,可以用手电筒射出的光来代替.
方法二:平行光线法
将灯泡与凸透镜光心放在同一高度上,来回调节二者之间的距离,直到在凸透镜另一侧得到一束平行光(通常情况下,平行光束难以直接观察,可借助于比较光束所形成的光斑与透镜面的大小判断,若相等则可认定为平行光束),则小灯泡的位置即为该凸透镜焦点的位置.用刻度尺测出小灯泡到凸透镜光心的距离,即为该凸透镜的焦距.
方法三:放大镜法
用凸透镜作为放大镜来观察一篇课文,让凸透镜从纸面起逐渐离开纸面(镜面与纸面始终平行),人首先观察到正立的字体由小变大,然后看不到任何东西,最后又观察到倒立的字体由大变小.当眼睛透过凸透镜观察不到任何东西时,说明纸面正处于凸透镜的焦点位置.用刻度尺测出这时纸面到凸透镜光心之间的距离,就是这个凸透镜的焦距.
上述的三种方法均为粗略估测法,在测量焦距时精确程度不高,误差较大,大都用在实验前做粗略估计,如挑选透镜等.但对我们掌握凸透镜焦距的大致范围是很方便和实用的,这是我们粗测凸透镜焦距时常用的方法.
方法四:二倍焦距法
将灯泡放在凸透镜的一侧,移动灯泡与光屏,直到光屏上形成倒立的、等大的实像,根据凸透镜成像的规律,灯泡和它所成的像均在两倍焦距处,用刻度尺测出灯泡或光屏到凸透镜光心的距离u或v,则f=u/2=v/2.
由上可见,测量凸透镜焦距的方法有不少,同学们可以根据不同的精度要求和具体的实验条件选择合适的方法.