Лабораторная работа №9
Определение фокусных расстояний
собирающих и рассеивающих линз
Цель работы:
1. Определение фокусного расстояния собирающих линз по расстоянию до объекта и до его изображения.
2. Определение фокусного расстояния собирающих линз по величине объекта, его изображения и по расстоянию от линзы до изображения.
3. Определение фокусного расстояния собирающих линз методом Бесселя.
4. Определение фокусного расстояния собирающих линз автоколлимационным методом.
5. Определение фокусного расстояния рассеивающих линз.
1. Краткая теория
Гомоцентрический пучок лучей – пучок лучей, излучаемый светящейся точкой.
Изображением P’ точки P, называется точка пересечения после прохождения через оптическую систему пучка световых лучей, исходящих из точки Р.
Изображение называется действительным, если световые лучи действительно пересекаются в точке P’.
Изображение называется мнимым, если в точке P’ пересекаются продолжения лучей, проведенные в направлении, обратном распространению света.
Если гомоцентрический пучок лучей после прохождения оптической системы дает изображение в виде точки, то изображение называется стигматическим, иначе – астигматическим.
Геометрическими аберрациями называются искажения изображений, связанные с нарушением гомоцентричности пучка.
Хроматическими аберрациями называются искажения изображений, связанные с зависимостью показателя преломления от длины волны света.
Дифракционными аберрациями называются искажения изображений, связанные с дифракцией световых волн на оправах оптических элементов (линз, призм).
Фокусное расстояние оптической системы – расстояние от точки, где находится изображение объекта, удаленного на бесконечность, до соответствующей главной плоскости оптической системы.
В работе используются формулы:
1. Для определения фокусного расстояния собирающих линз по расстоянию до объекта и до его изображения
(1)
2. Для определения фокусного расстояния собирающих линз по величине объекта, его изображения и по расстоянию от линзы до изображения
(2)
3. Для определения фокусного расстояния собирающих линз методом Бесселя
(3)
4. Для определения фокусного расстояния рассеивающих линз
(4)
2. Приборы и материалы
2.1. Осветитель
2.2. Диафрагма стрелка
2.3. Экран
2.4. Линзы
– Собирающие: Л-2; Л-3
– Рассеивающие: Л-4; Л-5
2.5. Диафрагма с набором отверстий
2.6. Зеркало
2.7. Рулетка
– Пределы измерений: 2 м
– Цена деления: 1 мм
– Допускаемая погрешность: 1 мм
2.8. Линейка
– Пределы измерений: 20 см
– Цена деления: 1 мм
– Допускаемая погрешность: 1 мм
3. Ход работы
3.1. Определение фокусного расстояния собирающих линз по расстоянию до объекта и до его изображения
3.1.1. Оптическая схема установки
О
– осветитель;
ДС – диафрагма стрелка;
Э – Экран.
3.1.2. Определение фокусного расстояния
|
|
|
||||||
№ |
|
|
|
|
№ |
|
|
|
1 |
16,0 |
75,0 |
13,187 |
|
1 |
35,8 |
85,4 |
25,225 |
2 |
16,1 |
75,1 |
13,258 |
|
2 |
39,3 |
72,6 |
25,498 |
3 |
16,7 |
74,4 |
13,639 |
|
3 |
36,6 |
82,5 |
25,353 |
3.1.2.1. Расчет погрешностей
№ |
|
|
|
|
№ |
|
|
|
1 |
13,187 |
–0,1743 |
0,0303805 |
|
1 |
25,225 |
–0,1337 |
0,017725 |
2 |
13,258 |
–0,1033 |
0,0106709 |
|
2 |
25,498 |
+0,1393 |
0,019332 |
3 |
13,639 |
+0,2777 |
0,0771173 |
|
3 |
25,353 |
–0,0057 |
0,000035 |
|
40,084 |
+0,0001 |
0,1181687 |
|
|
76,076 |
–0,0001 |
0,037092 |
|
13,3613 |
|
|
|
|
25,3586 |
|
|
3.2. Определение фокусного расстояния собирающих линз по величине объекта, его изображения и по расстоянию от линзы до изображения. (Оптическая схема установки идентична указанной в пункте 3.1.1.)