Лабораторная работа№8 моделирование оптических систем Вопросы допуска

1.Что называется линзой? Какие типы линз вы знаете?

2.Поясните оптическую схему микроскопа и человеческого глаза.

3.Формула увеличения микроскопа.

Запустите программу «Оптика», «Микроскоп». Нажмите вверху внутренних окон указанных разделов кнопки с изображением страницы. Прочитайте краткие теоретические сведения об этих оптических системах и запишите их в свой конспект (см.также теоретические сведения, приведенные в разделе «Элементы геометрической оптики»).

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

• Ознакомление с оптическими схемами микроскопа и человеческого глаза

• Моделирование этих схем из простых линз.

• Проверка формулы увеличения микроскопа.

Содержание и метод выполнения работы

1. Микроскоп предназначен для наблюдения мелких предметов, не различимых глазом. На рис. 7.3 показана оптическая схема микроскопа. Микроскоп состоит из двух линз: короткофокусного объектива 1 и окуляра 2, фокусное расстояние которого больше, чем у окуляра. Предмет Y располагается вблизи первого фокуса объектива так, что действительное увеличенное обратное изображение  получается вблизи первого фокуса окуляра 2 – между ним и окуляром. Окуляр действует как лупа, давая мнимое изображение  на расстоянии наилучшего зрения d₀ (d₀  0,25 м) от глаза 3, который находится непосредственно за окуляром 2. Лучи 1,2,3 позволяют получить изображение  ; лучи 1, 2, 3, попадая в систему глаза 3, сходятся на сетчатке глаза, где дают изображение, соответствующее мнимому изображению  , даваемому окуляром как лупой. Без участия глаза изображения не видно, а из окуляра выходит расходящийся пучок лучей. Расстояние  между вторым фокусом объектива и первым фокусом окуляра называется оптическим интервалом.

1

2

1 3

Y 2 F₁ F₂

F₁ 3

Y 3

Y   2

1

d₀

Рис.7.3

Если предмет Y поместить на расстоянии d₁ от объектива микроскопа, его изображение Y´ будет находиться от объектива на расстоянии f₁, удовлетворяющем уравнению

.

Изображение предмета будет увеличено при этом в раз. (10.1)

Окуляр располагают относительно изображения Y´ так, чтобы оно рассматривалось через него как через лупу. Окончательное изображение Y´´ будет мнимым и отстоять от окуляра на расстоянии . Если расстояние от окуляра до промежуточного изображения Y´ подобрано так, что оно удовлетворяет уравнению

,

то увеличение изображения Y´, даваемое окуляром, при этом окажется равным

. (10.2)

Увеличение микроскопа Г вычисляется как произведение увеличений объектива и окуляра:

Г = k_обk_ок (10.3)

В случае, когда F₁ и F₂ много меньше оптического интервала , увеличение микроскопа выражается простой формулой : . (10.4)

ЭКСПЕРИМЕНТ 1. Микроскоп.

1.Подведите маркер мыши к движку регулятора фокусного расстояния объектива микроскопа, нажмите левую кнопку мыши и, удерживая её в нажатом состоянии, перемещайте движок до установки , взятого из таблицы 1 для вашей бригады.

2.Установите аналогичным образом фокусное расстояние окуляра и запишите эти значения в табл. 2.

4. С помощью миллиметровой линейки измерьте расстояния и запишите их в таблицу 2.

5. По формулам (10.1) и (10.2)и (10.3) рассчитайте kоб, kок и Г и запишите эти значения в табл. 2.

4.Рассчитайте по формуле (10.4) теоретическое значение оптического интервала т по параметрам, указанным в нижней части окна.

6.Определите масштаб шкалы окна оптической схемы микроскопа. Для этого измерьте с помощью миллиметровой линейки на экране монитора фокусное расстояние и сопоставьте его со значением, указанным в левом нижнем прямоугольнике окна оптической схемы.

7.Измерьте с помощью миллиметровой линейки на экране монитора оптический интервал микроскопа, приведите его в соответствие с масштабом шкалы окна и запишите полученное значение интервала в табл. 2 (графа э).

8.Сопоставьте полученные экспериментальные значения оптического интервала и увеличения микроскопа с указанными в окошке опыта значениями и сделайте анализ опыта.

9. Сделайте оценку погрешности измерений.

ТАБЛИЦА 1.

Бригада	1	2	3	4	5	6	7	8
F1 мм	35 37	39 41	43 45	47 49	51 53	55 57	59 61	63 65
F2 мм	40 41	42 43	44 45	46 47	48 49	50 51	52 53	54 55

ТАБЛИЦА 2.

F1 мм	F2 мм	d1 мм	d2 мм	f1 мм	f2 мм	kоб	kок	Г	∆э мм

ЭКСПЕРЕМЕНТ 2 ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ГЛАЗА

Установить «тип глаза» в положение «нормальный».

1. В левом углу рисунка установите положение «линзы нет».

2. Подведите маркер мыши к движку регулятора расстояния предмета до глаза, нажмите левую кнопку мыши и, удерживая её в нажатом состоянии, перемещайте движок до установки , взятого из таблицы 3 для вашей бригады.

3. Фиксируйте положение изображения предмета на сетчатке глаза.

4. Установите положение «близорукий» и фиксируйте положение изображения предмета на сетчатке глаза. Какую разницу между близоруким и нормальным зрением вы наблюдаете?

5. Установить линзу и изменяя ее оптическую силу добиваться получения изображения соответствующему нормальному зрению.

6. По полученному значению подобрать очки для данного глаза.

7. Те же самые исследования провести для дальнозоркого глаза.

**