3.3. Определение фокусного расстояния собирающей линзы по величине перемещения линзы (способ Бесселя)

3.3.1. Установив предмет и экран на расстоянии А > 4f (ориентировочно значение f взять из предыдущих опытов), поместить линзу между ними и, передвигая ее, получить на экране отчетливое изображение предмета, например, увеличенное. Отсчитать по шкале положение линзы.

3.3.2. Проделать п. 3.3.1 не менее трёх раз. За положение линзы вновь принять среднее арифметическое отдельных отсчетов.

3.3.3. Передвигая линзу, получить второе отчетливое изображение предмета – уменьшенное. Снять отсчет положения линзы.

3.3.4. Проделать п. 3.3.3. не менее трёх раз. За положение линзы вновь принять среднее арифметическое отсчетов.

3.3.5. Измерить расстояние А между предметом и экраном.

3.3.6. Вычислить величину перемещения линзы l как разность отсчетов положения линзы.

3.3.7. Вычислить фокусное расстояние линзы по формуле:

. (35)

Провести статистическую обработку результатов с доверительной вероятностью 90%.

3.4. Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы

Отрицательная линза имеет мнимые фокусы. Фокусное расстояние рассеивающей линзы можно определить, если использовать действительное изображение предмета, полученное с помощью вспомогательной положительной линзы, играющее роль предмета для отрицательной линзы. Для этого необходимо использовать положительную линзу с оптической силой большей, чем модуль оптической силы исследуемой отрицательной линзы. В этом случае можно получит положительную оптическую систему, состоящую из собирающей и рассеивающей линзы.

3.4.1. Поместить между предметом и экраном собирающую линзу и получить на экране отчетливое уменьшенное изображение. Полученное с помощью собирающей линзы изображение А_р будет играть роль предмета для рассеивающей линзы (рис. 6).

3.4.2. Не убирая экрана, между ним и собирающей линзой поместить рассеивающую линзу. Замерить расстояние b между рассеивающей линзой и экраном.

Рис. 6

3.4.3. Отодвигая экран, снова добиться четкого изображения А^/ предмета A.

3.4.5. Замерить расстояние от рассеивающей линзы до экрана a.

3.4.6. Рассчитать модуль фокусного расстояния рассеивающей линзы по следующей формуле: . (36)

3.4.7. Измерения повторить не менее пяти раз. Провести статистическую обработку результатов с доверительной вероятностью 90%.

4. Порядок выполнения работы «Определение фокусного расстояния и положения кардинальных элементов сложной оптической системы»

В данной работе сначала определяется фокусное расстояние сложного объектива по способу Аббе. Затем с помощью зрительной трубы, настроенной на бесконечность, определяют положения фокусов. Отложив от фокусов отрезки, равные фокусному расстоянию, находят положение главных плоскостей.

4.1. Поместить сложный объектив между предметом и экраном.

4.2. Передвинув экран на край оптической скамьи и перемещая объектив, получить на экране сначала увеличенное изображение предмета, затем уменьшенное изображение. Определить в обоих случаях линейные увеличения изображений М₁ и М₂.

4.3. Измерить величину перемещения объектива из первого положения во второе.

4.4. Рассчитать фокусное расстояние объектива по формуле:

. (37)

4.5. Убрать экран, а на его место поместить зрительную трубу, настроенную на бесконечность.

4.6. Перемещать объектив вдоль оптической скамью до тех пор, пока в поле зрения трубы не появится отчетливое изображения предмета. Измерить расстояние от передней преломляющей поверхности объектива по переднего главного фокуса.

4.7. Перевернуть объектив на 180. Повторив п.4.6., получить расстояние от задней преломляющей поверхности до заднего фокуса.

4.8. Отложив отрезки (см. формулы (19) – (21)), найти положения фокусов и главных точек объектива относительно преломляющих поверхностей.

4.9. Повторить п.4.1 – 4.8 не менее пяти раз. Провести статистическую обработку результатов с доверительной вероятностью 90%.

4.10. По предоставленным преподавателем данным о параметрах линз и их расположении в оптической системе объектива рассчитать положения его кардинальных элементов. Изобразить полученные результаты на рисунке. Сравнить экспериментальные и расчетные результаты.