Упражнение1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНОГО ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ И ОПТИЧЕСКОЙ СИЛЫ СОБИРАЮЩЕЙ ЛИНЗЫ

Оборудование: оптическая скамья, собирающая линза осветитель, предмет, экран.

С одержание и метод выполнения работы

Для определения главного фокусного расстояния линз пользуются оптической скамьей (рис.1.10). Оптическая скамья представляет собой два параллельных металлических стержня на подставках. Скамья имеет по всей длине миллиметровый масштаб. Вдоль скамьи могут перемещаться на ползунках: предмет, линзы и экран. Предмет, линзы и экран нужно установить так, чтобы их середины лежали на одной прямой, параллельной длине оптической скамьи, плоскость экрана была перпендикулярна к длине оптической скамьи, а ось линзы - ей параллельна.

Порядок выполнения работы

а. Определение главного фокусного расстояния и оптической силы собирающей линзы по расстояниям от предмета до линзы (d) и от линзы до изображения (f).

1. Располагают приборы на оптической скамье NM, как показано на рисунке 1.10, где К - осветитель, L - линза, Э - экран. Экран располагают на достаточно большом расстоянии от осветителя.

2. Перемещая линзу L, находят положение отчетливого изображения предмета АВ на экране и линейкой измеряют величины d и f (см.рис 1.3).

3. Меняя положение экрана и линзы, повторяют измерения три раза для увеличенного и три раза для уменьшенного изображения.

4. Подставляя в формулу (1.1) значения d и f, взятые из каждого отдельного опыта, вычисляют F₁,F_{2 ...} – фокусные расстояния линзы в каждом опыте. Определяют среднее значение F_ср и погрешности опыта. Полученные результаты заносятся в таблицу.

Номер опыта	d	f	F

5. Ответ следует представить в виде:

F = (F_ср + _ср) см.; ɛ = _ср / F_ср

6. По среднему значению фокусного расстояния находят оптическую силу линзы D = 1/F_ср (дптр).

2.Определение главного фокусного расстояния собирающей линзы по величине его изображения.

1.Расположение приборов остается таким же, что и в первом случае.

2.На экране Э находят сильно увеличенное изображение предмета .

3.Измеряют величину предмета АВ, изображения и расстояние от изображения предмета до линзы f.

4.Из формул 1.1 и 1.2 после преобразования получается следующее выражение для вычисления фокусного расстояния :

. (1.3)

5.Меняя положение экрана и линзы, измеряют величины АВ, и f три раза.

6.Подставляя значения АВ, и f в формулу (1.3) вычисляют .

Полученные результаты заносят в таблицу.

Номер опыта	F	АВ

Упражнение 2 определение главного фокусного расстояния рассеивающей линзы

Оборудование: оптическая скамья, собирающая линза, рассеивающая линза, осветитель, экран.

Порядок выполнения работы

В огнутая, или рассеивающая линза дает мнимое изображение. Фокусное расстояние вогнутой линзы определяют следующим образом:

1. Собирают схему, как в первом случае для выпуклой линзы.

2. Замечают точку D, положение экрана, когда получается резкое изображение предмета, (рис.1.11).

3. Между собирающей линзой L и точкой D помещают рассеивающую линзу L₁. Опять добиваются резкого изображения предмета на экране, которое из D перейдет в точку Е. Для линзы L₁ "предметом" является изображение в точке D, даваемое линзой L от предмета А.

Пользуясь обратимостью хода лучей в системах линз, можно рассматривать эти лучи света как распространяющиеся из точки Е. Тогда точка D будет мнимым изображением точки Е (после преломления лучей в линзе L₁).

Следовательно, расстояние и . Найдем эти расстояния (не менее трех раз).

4. Найденные значения и подставляют в формулу (1.1). Принимая во внимание, что и имеют в данном случае отрицательный знак, получим: , откуда. .

Упражнение 3

НАБЛЮДЕНИЕ СФЕРИЧЕСКОЙ И ХРОМАТИЧЕСКОЙ АБЕРРАЦИЙ ЛИНЗЫ

Оборудование: оптическая скамья, двояковыпуклая линза, экран, две диафрагмы (круглая и кольцевая), набор светофильтров.

а) Наблюдение сферической аберрации

Порядок выполнения работы

1. Между источником К и линзой L помещают круглую диафрагму, которая выделяет пучок лучей, проходящих через центр линзы, и, получив резкое изображение предмета (см.упр.1), отмечают расстояние от экрана до линзы .

2.Между источником К и линзой L помещают кольцевую диафрагму, которая выделяет пучок лучей, проходящих через края линзы. Получив резкое изображение предмета, отмечают положение экрана и измеряют расстояние от линзы до экрана .

Разность и есть величина сферической аберрации.

3. Измерения проделать три раза и занести в таблицу.

Номер опыта

4. Ответ представить в виде: S =