Порядок виконання роботи
Завдання 1. Визначення радіусів кривизни лінзи.
Радіуси кривизни поверхонь циліндричної лінзи можна визначити методом методом серединних перпендикулярів до хорд. Після позначення контурів поверхні лінзи може виявитись, що такий дуга замала для проведения різних хорд достатнього для експерименту розміру. Щоб збільшити кутовий сектор, якому відповідае ділянка кола (саме таку форму має лінія обведеної поверхні лінзи), можна отриману дугу послідвно подовжити, користуючись поверхнею лінзи як лекалом.
Рисунок 6.
1. Обвести контур лінзи.
2. Провести не менш ніж 5 хорд.
3. Знайти середину цих хорд та побудувати до них перпендикуляри. Ці перпендикуляри повинні перетинатись в одній точці.
4. Лінійкою виміряти відстань від хорди до точки перетину. Результат занести до таблиці 1. Розрахувати похибки вимірювань.
Таблиця 1. Радіуси кривизни
R1, м |
R2, м |
ΔR1, м |
ΔR2, м |
ε1, % |
ε2, % |
R1 = R1сер + ΔR1 |
R2 = R2сер + ΔR2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
R1сер = |
R2сер = |
|
|
|
|
|
|
Завдання 2. Визначення фокусної відстані та оптичної сили лінзи.
1. Обираємо точкове тіло А (див. рис. 7).
2. Для знаходження положения зображення спряженої точки a1 треба побудувати два будь-яких вихідних променя з точки А, при умові попадания їх в лінзу.
3. Проводимо пряму MN, яку будемо вважати головною оптичною віссю.
4. З точки А проводимо два променя АВ (паралельно MN) та АО (проходить через центр лінзи).
5. За допомогою лінійки та олівці знайти та позначити продовження напряму зображення обраних ліній СР та ОР до їх перетину в точці А1.
Рисунок 7.
6. Лінійкою виміряти відстані d і f. Результат занести до таблиці 2. Розрахувати похибки вимірювань.
Таблиця 2.
№ п/п |
d, м |
f, м |
F, м |
D, дптр |
εF, % |
ΔF, м |
F = Fсер + ΔF, м |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|||
3 |
|
|
|
|
|||
4 |
|
|
|
|
|||
5 |
|
|
|
|
|||
Середнє |
|
|
|
|
|
|
|
7. Повторити п/п 1-6 5 разів.
8.
За формулою
визначити фокусну відстань та оптичну
силу лінзи. Результат занести до таблиці
2. Розрахувати похибки вимірювань.
9. Перевірити правильність формули:
,
де h – дійсний розмір предмета,
H – розмір зображення
10. Зробити висновок.
Завдання 3. Визначення показника заломлення матеріалу лінзи.
1. За формулою 3 визначити показник заломлення матеріалу лінзи. Результат занести до таблиці 3. Розрахувати похибки вимірювань. Використовувати середні значення.
Таблиця 3.
R1, м |
R2, м |
F, м |
n |
ε, % |
Δn |
n + Δn |
|
|
|
|
|
|
|
Завдання 4. Визначення характеристик ока.
Завдання 4.1 Визначення роздільної здатності ока
1.Для визначення роздільної здатності ока необхідно мати об'єкт спостереження. В ролі такого об'єкту доцільно узяти аркуш білого паперу з двома точками на відстані d = 1 мм один від одного або лінійку з міліметровими діленнями. Закріпити цей аркуш (лінійку) вертикально.
2. Виміряти максимальну відстань l, з якої ще можна розрізнити ці крапки.
Рисунок 8.
3. Роздільну здатність ока визначити за формулою:
4. Результат занести до таблиці 4. Розрахувати похибки вимірювань.
Таблиця 4.
№ п/п |
d, мм |
l, мм |
φ, рад |
φ, хв |
φсер, хв |
Δφ, хв |
ε, % |
φ = φсер + Δφ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Завдання 4.2. Дослідити залежність роздільної здатності ока від діаметра отвору.
1. В смужці міліметрівки голкою пробити отвори діаметром 0,25 мм, 0,5 мм, 0,75 мм, 1 мм, 1,5 мм і так далі
2. Визначити роздільні здібності ока при спостереженні об'єкту через ці отвори. Переконатися, що при зменшенні діаметру отвору зменшується і відстань 1, тобто збільшується кут φ. Результат занести до таблиці 5.
Таблиця 5.
х, мм |
0,25 |
0,5 |
0,75 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
l, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
φ, рад |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
φ, хв |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Побудувати графік залежності роздільної здатності ока від діаметра отвору.
4. Зробити висновок.
Завдання 4.3. Визначити характеристики вашого ока.
1. Визначити дифракційну межу кутового дозволу ока і порівняти з вашим. Розмір зіниці d = 2 мм, довжина хвилі λ = 550 нм. Результат занести в таблиці 6.
2. Визначити відстань найкращого зору d для вашого ока і порівняти із значенням для нормального. Який дефект зору у вас? Яка лінза вам необхідна? Значення d занести до таблиці 6.
3. Як зміниться оптична сила вашого кришталика при переведенні погляду з дуже видаленого предмету на предмет, розташований на відстані найкращого зору?
4. Розрахувати оптичну силу окулярів, які ви повинні носити для виправлення недоліків свого зору (d ≠ d0). Примітка: кришталик ока і лінза – блізькорозташовані.
Таблиця 6.
φ, рад |
δ, рад |
d0, м |
d, м |
ΔD, дптр |
Дефект |
Лінза |
Dл, дптр |
|
|
|
|
|
|
|
|