Вопросы для допуска к работе

1. Объяснить назначение объектов лабораторной установки.

2. Как следует проводить измерение расстояний между приборами на оптической скамье?

3. Как измерить фокусное расстояние рассеивающей линзы?

Практическая часть работы

Описание лабораторной установки

Состав лабораторной установки (рис.11): оптическая скамья 1; рейторы 2, в которые помещены осветитель 3, линзы 4, экран с миллиметровой бумагой 5; диафрагма 6, изготовленная в форме стрелки; прозрачная стеклянная пластинка с миллиметровой сеткой 7; линейка.

Рис.11. Общий вид экспериментальной установки

Диафрагма и стеклянная пластинка вставлены в разрез передней части осветителя. Стрелка, освещенная изнутри электрической лампой, играет роль предмета. Сетка помогает повысить точность фокусировки изображения. Ячейки центральной части сетки можно сфокусировать точнее, чем крайние. Изображение предмета получается на экране с помощью линз.

Все приборы устанавливаются на оптической скамье так, чтобы их центры находились на одной высоте. Плоскость экрана, главная оптическая плоскость линзы и плоскость предмета должны быть перпендикулярны к оптической скамье, а ось линзы - параллельна ей. Расстояния между приборами отсчитываются по центру рейтеров с помощью линейки.

Упражнение 1. Определение фокусного расстояния собирающей линзы.

Способ 1.

1. На оптической скамье разместить экран и осветитель достаточно далеко друг от друга. Поставить между ними линзу и, передвигая ее, добиться получения отчетливого изображения стрелки на экране.

2. Измерить расстояния: a₁ - от предмета (стрелки) до линзы и а₂ - от линзы до изображения _. Результаты измерений записать в табл. 1.

3. Измерения повторить не менее пяти раз ввиду неточности визуальной оценки резкости изображения сетки. Кроме того, в предложенном способе полезно проделать часть измерений при уменьшенном изображении стрелки.

4. Подсчитав значения а₁ и а₂ , вычислить фокусное расстояние линзы по формуле

5. Оценить абсолютную и относительную ошибки измерений, используя методику вычисления погрешностей косвенных измерений. Результаты вычислений записать в табл. 1.

Таблица 1

№ опыта	а1 (см)	а2 (см)	f (см)	(см)	εf,%	Δf (см)
1
2
…

Способ 2

1. Поставить линзу между предметом и экраном так, чтобы на экране получилось сильно увеличенное отчетливое изображение стрелки.

2. Измерить расстояние от линзы до экрана a₂ .

3. Измерить величину предмета y₁ и величину изображения y₂.

4. Измерения, указанные в п.п. 1-3, повторить 5 раз, изменяя в каждом случае положение линзы. Полученные данные записать в табл. 2.

5. В ычислить фокусное расстояние линзы, используя значения измеренных величин, по формуле

6. Определить значения абсолютной и относительной погрешностей. Результаты измерения записать в табл. 2.

Таблица 2

№ опыта	a2 (см)	y1 (см)	y2 (см)	f (см)	(см) f	εf ,%	f (см)
1
2
…

Способ 3 (Бесселя)

1. Установить осветитель и экран так, чтобы расстояние между ними A было больше 4f (ориентировочно берут значение из предыдущих опытов).

2. Поместить между осветителем и экраном линзу и, передвигая ее, добиться отчетливого изображения предмета на экране, например, увеличенного. Измерить расстояние от предмета до линзы x₁ и от предмета до изображения A.

3. Передвинуть линзу и добиться получения уменьшенного отчетливого изображения предмета. Измерить расстояние от предмета до линзы x₂ и вычислить величину перемещения линзы l, как разность между двумя положениями линзы: l = x₂ – x₁ .

4. Измерения, указанные в п.п. 1-3, повторить 5 раз, изменяя в каждом случае положение линзы ( передвигая ее вдоль оптической скамьи). Результаты измерений записать в табл. 3.

5. Используя значения измеренных величин, вычислить фокусное расстояние линзы по формуле

6. Определить значения абсолютной и относительной погрешностей измерений. Результаты записать в табл. 3.

Таблица 3

№ опыта	А (см)	x1 (см)	x2 (см)	l (см)	f (см)	(см)	εf ,%	f(см)
1
2
…

Упражнение 2. Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы

Прежде чем приступить к измерениям, рекомендуется убедиться в том, что при определенном расположении приборов на оптической скамье получается отчетливое изображение предмета при одновременной работе собирающей и рассеивающей линз согласно изложенной выше методике (рис.10). Для этого сначала получают уменьшенное изображение предмета с помощью собирающей линзы, затем устанавливают близко к экрану рассеивающую линзу и, передвигая экран, находят новое четкое изображение предмета. После этого производят измерения в следующей последовательности.

1. Разместить на оптической скамье осветитель, собирающую линзу и экран. Получить отчетливое уменьшенное изображение предмета (положение точки L на рис.10 при первом положении экрана).

2. Поставить на скамью между собирающей линзой и экраном рассеивающую линзу; изображение на экране станет нечетким. Измерить расстояние а₁ от рассеивающей линзы до экрана.

3. Передвинуть экран от рассеивающей линзы (второе положение экрана на рис.10), добившись получения нового четкого изображения предмета (положение точки L на рис.10). Измерить расстояние между рассеивающей линзой и экраном a₂.

4. Действия п.п. 1-3 повторить 5 раз. Результаты измерений записать в табл. 4.

5. Н айти значения а₁ и а₂ и вычислить фокусное расстояние рассеивающей линзы по формуле

6. Определить значения абсолютной и относительной погрешностей. Результаты измерения погрешностей записать в табл. 4.

Таблица 4

№ опыта	а1 (см)	а2 (см)	f (см)	(см)	εf,%	Δf (см)
1
2
…