尋找凹面鏡不同U值下V的值，並求其焦距

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引言

當物體成像於焦點時，影像感測器與透鏡之間的距離被認為是透鏡的焦距。這個概念至關重要，因為它有助於確定鏡子的性質，因為它有助於理解光在光學系統內的發散和會聚。在鏡子的焦距為正的情況下，也會發現光的會聚。

目的

本實驗旨在根據凹面鏡不同u值確定v值，從而測定凹面鏡的焦距。

器材

為了用凹面鏡進行這個特定的實驗，需要以下器材：

本物理實驗所需的主要器材是光具座，它包含三個支架，包括零端支架和兩個外側支架，以及橫向移動裝置（Sciencedirect，2022）。除此之外，其他器材還包括凹面鏡、鏡架、半米尺、兩個光針和一根編織針。

理論和光路圖

圖1：光路圖

上圖表示了進行此類實驗所需的實驗裝置的正確設定，以便以準確的方式進行（Duan 等人，2018）。為了找到鏡面和影像之間的距離，使用焦距。在上圖中，焦距用字母F表示，根據該焦距，可以表示出物體距離和影像距離之間發現的關係，即1/f = 1/u + 1/v。在這個數學表示中，V和U分別代表針的像距和物距。現在，根據鏡面公式，f的值將等於uv/u+v。

確定粗略焦距的步驟

將鏡面朝向遠處建築物或樹木放置，這將有助於在白漆牆上獲得建築物或樹木的影像。前後移動鏡子將有助於獲得更清晰的影像（Steven、Bentley & Dubra，2019）。現在，測量影像和牆壁之間的距離將發現等於凹面鏡的粗略焦距。

設定鏡子和針的步驟

在光具座靠近零刻度的固定支架上，需要固定鏡架。物針將標記為o，像針將標記為I，放置在遠處（Barone 等人，2018）。為了獲得焦距的不同讀數，需要頻繁更改物針的距離。正式記錄將以表格形式進行。

應用指標校正的步驟

取一根半米尺來測量用字母x表示的編織針。需要以這樣的方式握住編織針，使一端接觸鏡面的中心部分（Mirzoyan 等人，2019）。另一端將接觸物針的尖端。數學上，公式將推導如下：U = x - y和v = x - y。

用圖形方法計算

圖2：u和v之間的關係圖

根據鏡面公式，觀察到v=u時，鏡面的焦距將在A點找到。因此，平均焦距將以釐米為單位表示。

圖3：1/v和1/u之間的關係圖

根據1/u和1/v之間的上述關係圖，根據鏡面公式，可以發現1/f = 1/u + 1/ v，其中u的值等於0。此處截距將為OB，f的值將為- 1/OA = -1/OB。

結果和注意事項

主要結果將展示計算出的焦距將等於uv/u + v，這將以釐米為單位表示。為了進行此類實驗，需要保持以下重要注意事項：

支架需要處於垂直方向，並且對於指標校正，必須應用u和v。

結論

本教程旨在解釋一個實驗，該實驗旨在找到不同U值下V的值，以確定凹面鏡的焦距。本教程包含理論和圖表部分以及計算部分，其中鏡面公式的數學表示已用於表示本實驗的計算。此外，本教程還分別介紹了確定粗略焦距、校正指標以及設定鏡子和針的步驟。

常見問題

Q1.什麼是鏡面公式？

答：鏡面公式通常基於三個屬性開發，包括物距（u）、像距（v）和鏡面的焦距（f）。因此，公式的數學表示為1/f = 1/u + 1/v

Q2.什麼是透鏡的光心？

答：透鏡的光心是透鏡內主軸上特定點，光線穿過該點。

Q3.什麼是透鏡的主軸？

答：光線直線穿過透鏡曲率的中心部分，稱為透鏡或鏡面的主軸。

Q4.凹面鏡和凸面鏡有什麼區別？

答：能夠建立物體可見反射的鏡子將被認為是凸面鏡。相反，建立影像不清晰的鏡子將被識別為凹面鏡。