利用凸透鏡測量凹透鏡的焦距

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本教程主要關注如何找到凸面鏡的焦距，實驗中使用凸透鏡。本實驗需要一些必不可少的材料。實驗臺是最重要的材料，還需要兩根針。可以看出，如果沒有凹透鏡，物體在一定距離處時，凸透鏡的焦距會產生一個實像。

目的

本實驗的主要目的是利用凸透鏡求出凹透鏡的焦距。

所需材料

本實驗需要不同的材料，例如帶有四個垂直支架的光學實驗臺。(Learncbse, 2022)還需要一個焦距已知的凹透鏡。還需要一個凸透鏡和兩個透鏡支架。一根編織針、一根細光學針和一根粗針也是重要的材料。還需要一把半米長的尺子。

理論

理論主要透過實驗公式進行討論。它用於凹透鏡的計算。公式為：f = uv/(u-v)。

這裡f表示凹透鏡L1的焦距。在此部分，u表示I到透鏡L2光心的距離。最後，v表示I’到透鏡L2光心的距離。

圖1：凹透鏡和凸透鏡的焦距

光線圖和步驟

實驗室步驟遵循一定的步驟，為此，應使已知焦距的凸透鏡與凹透鏡接觸。這裡需要確定凹透鏡的焦距，此過程有助於形成透鏡組合 (Olabs, 2022)。下一步，將其放置在發光的金屬絲紗布和螢幕之間，保持一定的距離。調整螢幕的位置，以在螢幕上獲得金屬絲紗布的清晰影像。

圖2：光線圖

之後，需要測量透鏡和螢幕的距離。因此，可以看出該過程經歷了一些階段 (Zhou et al. 2018)。在第一步中，確定凸透鏡的粗略焦距。在下一步中，需要設定凸透鏡。需要設定影像和更多觀察以獲得準確的結果。

觀察表

序號	垂直位置				觀察到的R′ = c – d (cm)	校正後的R 觀察到的R′ + e (cm)	焦距 f (cm)	Δf (cm)
1. 2. 3. 4. 5.	物體 大頭針P1 a (cm)	凸 透鏡 LL′ b (cm)	凸 鏡 MM′ c (cm)	像 大頭針P2 d (cm)

表1：凸面鏡曲率半徑的確定

計算

透過尋找兩者位置的差異來計算觀察到的u。透過各種位置觀察凹面。(Song, et al. 2020)可以看出，u和v的校正值可以透過應用指數校正來獲得。這裡的計算是f = uv/(u-v)。在此部分，平均f = (f₁+f₂+f₃)/3

結果

這件事的結果是，所給凹透鏡的焦距是透過使用釐米的計算方法完成的。

注意事項

像每個實驗一樣，這個實驗也需要一些注意事項。這裡的主要因素是凸透鏡的焦距必須小於凹透鏡的焦距，以便組合可以是凸的。此處使用的透鏡必須清潔。此處用於實驗的針將放置在一定距離處以獲得實像。

誤差來源

這裡存在一些誤差來源，它指出在這個領域中，不應使用垂直支柱。另一個因素是在消除視差時，消除可能並不完美。

結論

本實驗表明，凹面鏡和凸透鏡之間的差異以及透鏡的焦點被稱為焦距。在本部分中，討論了焦距可以是正數或負數。這裡透鏡只不過是一塊透明玻璃，它集中了光線。本部分主要討論了利用凸透鏡尋找凹透鏡焦距的過程。

常見問題

Q1. 凹透鏡的概念是什麼？

凹透鏡主要指具有一個內凹曲面的透鏡。這種透鏡的形狀內側是圓形的，有助於使光線發散。它主要用於治療近視。

Q2. 凸透鏡是什麼意思？

它是一種光學透鏡，由兩個球面構成。透鏡的表面向外彎曲，被稱為凸透鏡。

Q3. 有多少因素會影響透鏡的焦距？

不同的因素會影響透鏡的焦距，例如透鏡的厚度。光的波長也是影響透鏡焦距的一個因素。曲率半徑、介質的變化和反射率都會影響焦距。

Q4. 如何定義焦距？

焦距被認為是透鏡的長度，它是焦點和透鏡光心之間的距離。這個特定長度在凹透鏡和凸透鏡的實驗中起著重要作用。