1 зертханалық жұмыс «ЖІҢішке линзалардың фокустық Қашықтарын анықтау»
жүктеу/скачать 0,89 Mb.
|
оптика
| Лабораторная работа №1
«ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОКУСНЫХ РАССТОЯНИЙ ТОНКИХ ЛИНЗ» Цель работы: ознакомление с методами измерения фокусных расстояний положительных и отрицательных тонких линз. Состав установки: 1. Скамья №20 (длиной l = 1,2 м с миллиметровой шкалой) 2. Рейтеры №21 – 4 шт. 3. Осветитель №30 с источником питания ИП-1 4Сетка (матовое стекло со шкалой) №41 5.Экран со шкалой №31 6Линзы №№5, 6 и 13 в оправах 8. держатели линз №№40 2 шт Описание метода и установки Изучаемые в работе методы по определению фокусных расстояний относятся к тонким линзам, для которых толщина намного меньше фокусного расстояния. Для определения фокусного расстояния положительной линзы можно рекомендовать четыре метода. В основе первого метода лежит определение фокусного расстояния тонкой положительной линза непосредственно по формуле: (1) где а1- расстояние от линзы, до предмета (а1 < 0 ), а2 - расстояние от линза до экрана, на котором получено четкое изображение предмета (а2 > 0), f = f ' - фокусное расстояние линзы (f’> 0) . Предметом служит сетка, нанесенная, на матовое стекло, закрывающее осветитель. На рис.1 представлена оптическая схема для определения фокусного расстояния положительной линзы первым способом. Рис. 1 АВ – предмет, А’В’ - его изображение, F и F’ - фокусы линзы (F - передний фокус, F’ - задний фокус). Формула (1) записана с учетом того, что расстояния а1,а2 и f=f'(f' - заднее фокусное расстояние) имеют определенные знаки. Расстояния, отсчитанные от центра линзы вправо, следует брать, с положительным знаком, а отсчитанные влево — с отрицательным знаком. В связи с тем, что предмет и его изображение взаимно обратимы, вместо а1 можно взять а2, тогда а2 будет равно а1. Если в первом случае изображение было увеличенным, то во втором случае оно будет уменьшенным. При измерении f вторым способом предмет надо поставить на расстояние D > 4f от экрана (f можно взять из результатов первого опыта). В этом случае действительное изображение предмета (увеличенное и уменьшенное) будет при двух положениях линзы, расстояние между которыми равно b. Из формулы (1) следует что, величины f, D и b связаны следующим соотношением: Оптическая схема к определению фокусного расстояния положительной линзы вторым способом представлена на рис. 2 Рис. 2 А В - предмет, А׳ В׳ - увеличенное изображение предмета, A"B" - уменьшенное изображение предмета, F - фокус линзы. Заметим, что этот способ может быть также применен для измерения фокусных расстояний толстых линз. В третьем способе используется такая же оптическая схема, как и в первом способе. Фокусное расстояние линзы можно определить по величине предмета А1 В1, его изображения А2 В2 и расстояния а1 (или а2 ). К ак видно из рис. 1, поперечное увеличение V=A2В2 /А1B1=а2 /а1, увеличение V < О , так как действительное изображение получается перевернутым, следовательно а2 = Va1. Подставляя это выражение в формулу тонкой линзы (I), получаем Для измерения увеличения V в качестве предмета используется шкала (сетка) с ценой деления 0,2 мм, нанесенные на матовое стекло. В четвертом методе измерения фокусного расстояния положительной тонкой линзы применяется зрительная труба, установленная на бесконечность. Если рассматриваемый в трубу предмет находится на фокусном расстоянии от линзы, его изображение будет четким. В этом случае фокусное расстояние линзы является непосредственно измеряемой величиной. Для определения фокусного расстояния рассеивающей линзы используется метод, в котором в качестве предмета для рассеивавшей линзы берется действительное изображение, полученное с помощью вспомогательной положительной линзы. Оптическая схема для определения фокусного расстояния тонкой отрицательной линзы дана на рис. 3 Рис.3 L1 – собирающая линза L2 – рассеивающая линза S -предмет, S' - изображение предмета в положительной линзе, S"- изображение предмета в отрицательной линзе. Измерив а и а', можно рассчитать фокусное расстояние отрицательной линзы по формуле: где а и а’ - положительные величины, a f < 0 . Если S' совпадает с фокусом линзы L2, a = - f и a' = ∞ и изображение предмета можно наблюдать в зрительную трубу, настроенную на ∞ ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Упражнение I. Определение фокусного расстояния собирающей линзы. Для определения фокусного расстояния положительной линзы устанавливают приборы на оптической скамье согласно рис. 4 Рис. 4 1 - оптическая скамья, 2 - осветитель, 3 - линза (№ 6), 4 - экран. I способ 1. Добиваются четкого изображения предмета на экране. Предметом служит сетка на матовом стекле осветителя. Измеряют расстояния а1 и а2 при помощи линейки на оптической скамье. 2. Подставляют найденные а1 и а2 в формулу (I) и находят f . 3. Если изображение получится увеличенным (уменьшенным), то получают также уменьшенное (увеличенное) изображение на экране. Снова измеряют а1 и а2 и рассчитывают f по формуле (I) . II способ 1. Устанавливают осветитель и экран на противоположных концах оптической скамьи. 2. Располагают линзу на оптической скамье так, чтобы на экране получилось четкое увеличенное изображение предмета. Предметом по-прежнему служит сетка на матовом стекле осветителя. 3. Определяют положение линзы на скамье и измеряют расстояние от сетки осветителя до экрана. 4. Не изменяя положения предмета и экрана, перемещают линзу ближе к экрану так, чтобы на экране получилось четкое уменьшенное изображение предмета. 5. Определяют новое положение линзы и измеряют расстояние между этими двумя положениями линзы. 6. Рассчитывают фокусное расстояние линзы по формуле (2) и сравнивают полученный результат с тем, который получился при определении первым способом. III способ 1. Получают на экране увеличенное или уменьшенное изображение предмета, как в первом способе. В качестве предмета используют сетку на матовом стекле осветителя. 2. Измеряет длину сетки А1 В1, длину его изображения А2 В2, и рассчитывает увеличение V , даваемое линзой: V= А2В2/ А1В1 По формуле (3) рассчитывают f . 3. Сравнивают результат с теми, которые были получены первым и вторым способом. Упражнение 2. Определение фокусного расстояния тонкой отрицательной линзы. Схема установки для определения фокусного расстояния тонкой отрицательной линзы приведена на рис. 6 1 - оптическая скамья, 2 - осветитель, 3 - положительная линза (№5), 4 - отрицательная рассеивающая линза. (№12), 5 - экран. 1. На оптической скамье располагают осветитель, экран и положительную линзу согласно рис.6. Получают на экране четкое увеличенное изображение предмета (сетка на матовом стекле осветителя). Отмечают положение экрана с помощью линейки на оптической скамье. 2. Отодвинув экран, помещают между положительной линзой и прежним положением экрана, тонкую отрицательную линзу. Перемещая экран, добиваются четкого изображения предмета в системе из двух линз. 3. Если четкого изображения на экране не удается получить, изменяют положение рассеивающей линзы между собирающей линзой и прежним положением экрана и вновь добиваются четкого изображения предмета, перемещая экран. п. 3 повторяют до тех пор, пока на экране не получат четкое изображения предмета. 4. Измеряют а и а1 и рассчитывают f отрицательной линзы по формуле (4 ). жүктеу/скачать 0,89 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|