III. Хід роботи

1. Увімкнути вимірювальну установку в електричну мережу.

2. Встановити реостат R₁ так, щоб вольтметр V показував 220 В і весь час підтримувати ці покази сталими.

3. Встановити реостат R₂ так, щоб ватметр показував максимальну потужність досліджуваної лампи (60 Вт).

4. Виміряти силу світла досліджуваної лампи при цьому значенні потужності. Для цього:

   • встановити фотометричну головку на світлову рівновагу;

   • відмітити по шкалі положення фотометричної головки S, еталонної R′₀ та досліджуваної R′ ламп;

   • знайти віддалі від еталонної лампи до фотометричної головки(R₀=S- R′₀) та від досліджуваної лампи до фотометричної головки (R= R′ - S);

   • Знайти силу світла досліджуваної лампи за формулою (11).

5. Змінюючи через кожні 20 Вт потужність на досліджуваній лампі від максимально допустимої до половини цього значення (100 Вт), щоразу визначити силу світла досліджуваної лампи, згідно з пунктом 4.

6. Визначити для кожного випадку питому потужність за формулою (8).

7. Побудувати графік залежності питомої потужності від сили світла.

8. Результати вимірювань та обчислень записати у звітну табл.1.

Таблиця 1

Результати вимірювань та обчислень

№	P,Вт	R0′, м	S, м	R′, м	R0, м	R, м	I,кд	w,Вт/кд	Δw,Вт/кд
,

Контрольні питання

1. Якими є основні фотометричні одиниці, їх означення?

2. Вивести робочу формулу (11).

3. Дати визначення питомої потужності електричної лампи.

4. Вивести закони освітленості.

Лабораторна робота № 101

Вивчення тонкої лінзи

Прилади і матеріали: тонка лінза, освітлювач зі щілиною, екран.

Мета роботи: ознайомитися з основними положеннями геометричної оптики, визначити характеристики тонкої лінзи.

І. Теоретичні відомості

Лінзою називається прозоре тіло з певним показником заломлення, обмежене двома сферичними (іноді циліндричними ) поверхнями. Лінія, що проходить через центри кривизни обох поверхонь, називається головною оптичною віссю лінзи.

Побудуємо зображення за допомогою збірної лінзи, якщо відома фокусна віддаль і віддаль до предмета.

Рис.1.

Зображення, одержане на рис.1, називається дійсним, оскільки дійсно може бути спроектоване на екран. Одержимо формулу тонкої лінзи. Розглянемо рис.2.

Рис.2.

Тут використовуються такі позначення:

f – фокусна віддаль лінзи, додатна для опуклої і від’ємна для вгнутої лінзи. Фокусом лінзи називається точка, в якій після заломлення збираються всі промені, що падають на лінзу, паралельно до головної оптичної осі. Зауважимо, що віддаль від лінзи до предмета завжди більша від 0;

x₀ - віддаль від лінзи до зображення, x₀ > 0, якщо зображення і предмет знаходяться по різні сторони від лінзи, і x₀ < 0, якщо зображення розташоване з того ж боку, що і предмет;

h₀ - висота предмета, h₀ > 0, якщо предмет розташований над віссю лінзи.

h_і - висота зображення, h_і > 0, якщо зображення знаходиться над віссю лінзи.

Виходячи з подібності трикутників (див. рис.2):

, (1)

h_і<0, оскільки зображення знаходиться нижче осі лінзи. Також:

, (2)

ліві частини в цих співвідношеннях однакові, тому, прирівнюючи праві частини, одержимо:

, (3)

Звідки x₀x – fx_i - fx₀ = 0. Розділимо кожен член останньої рівності на x₀x_if і, перегрупувавши, одержимо:

. (4)

Це формула тонкої лінзи. Фокусна відстань тонкої лінзи пов’язана з радіусом кривизни R_і співвідношенням:

, (5)

де n- показник заломлення.

Величина, обернена до фокусної віддалі, називається оптичною силою лінзи:

D= 1/f. (6)

Оптична сила вимірюється в діоптріях (Дп).

Лінійне збільшення лінзи – це відношення висоти зображення предмета до висоти предмета:

Г = h_і/h₀. (7)

Розглянувши попередній рисунок, одержимо:

Г = h_і/h₀= -x_i/x_0. (8)