Порядок выполнения работы

Упражнение 1. Определение фокусного расстояния собирающей линзы

Способ 1. Определение главного фокусного расстояния собирающей линзы по

величинам а и b

Если расстояние от предмета до изображения больше 4f, то всегда найдется два таких положения линзы, при которых на экране получается отчетливое изображение предмета: в одном случае увеличенное, а в другом – уменьшенное.

Рис. 3

1. Расположить приборы на оптической скамье М, как показано на рис. 3, ис-

пользуя только собирающую линзу L. Рассеивающую линзу поднять вверх поворотом вокруг точки крепления.

2. Перемещая линзу L, найти на экране положение отчетливого изображения А₁В₁

предмета АВ и определить по миллиметровой шкале оптической скамьи величины а и b. Предметом АВ является какая-либо фигура на матовом стекле осветителя.

3. Меняя положение линзы L и экрана Э, повторить измерения пять раз.

4. Подставляя в формулу (2) значения а и b, взятые из каждого отдельного опы-

та, вычислить фокусные расстояния f.

Способ 2. Определение главного фокусного расстояния собирающей линзы по

величине предмета АВ, величине его изображения А₁В₁ и по рассто-

янию b от изображения предмета до линзы

Из формулы (3) для линейного увеличения k можно определить значение а через АВ, А₁В₁ и b, которое подставляется в формулу линзы (1). После преобразования получается следующее выражение для вычисления фокусного расстояния:

1. На экране Э найти увеличенное изображение предмета АВ и линейкой измерить

размеры изображения А₁В₁.

2. Размеры предмета АВ определяются по масштабной сетке с ценой деления 5 мм

на матовом стекле осветителя, а расстояние b от центра линзы до изображения предмета – по миллиметровой шкале оптической скамьи.

4. Изменяя положение экрана и линзы, измерить величины А₁В₁, b, АВ пять раз. Подставляя значения А₁В₁, b и АВ в формулу (4), вычислить f.

Упражнение 2. Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы

Рассеивающая линза дает мнимое изображение, поэтому для определения ее фокусного расстояния используется система из двух линз – собирающей L и рассеивающей L₁ (рис. 4).

Рис. 4

Если лучи, вышедшие из точки А, находящейся на расстоянии большем фокусного расстояния собирающей линзы, падают на собирающую линзу L, то после преломления они сходятся в точке D, т. к. линза дает действительное изображение точки (предмета). На пути лучей после собирающей линзы L поставим рассеивающую линзу L₁, тогда фокус системы линз удалится от их оптического центра С и преломленные лучи сойдутся в точке Е. Действительно, для линзы L₁ точка D является мнимым предметом (изображением точки А в собирающей линзе L), и если он находится на расстоянии меньшем фокусного расстояния рассеивающей линзы L₁, то в точке Е получается действительное изображение точки D.

1. На рейтере расположить систему из собирающей L и рассеивающей L₁ линз. Найти четкое изображение Е на экране Э, полученное преломленными в системе линз LL₁ лучами, идущими от предмета А (какой-либо фигуры на матовом стекле осветителя).

2. Измерить расстояние СЕ = а.

3. Поднять рассеивающую линзу L₁ и, приближая экран Э к собирающей линзе L,

получить на экране четкое изображение D.

4. Измерить расстояние CD = b.

5. Найти расстояния а и b не менее пяти раз для пяти разных положений систе-

мы линз LL₁.

6. Найденные значения а и b подставить в формулу (1). Принимая во внимание,

что f и b имеют в данном случае отрицательный знак (линза L₁ – рассеивающая), получим: , oткуда (5)

7. Измеренные во всех упражнениях и вычисленные результаты записываются в таблицы измерений и результатов расчетов. Произвести расчет абсолютной и относительной погрешностей измерения фокусного расстояния f линз. Рассчитать среднюю оптическую силу D линз.

Tаблицы измерений и результатов расчетов