Экспериментальная установка и методика измерений

Для моделирования оптических приборов и определения их увеличения используется оптическая скамья стержневого типа длиной не менее 1 м (рис.1.3 лаб. раб №1). Линзы в оправах размещаются между стержнями и могут перемещаться вдоль них. Для отсчёта расстояний служит натянутая вдоль оптической оси миллиметровая лента рулетки.

В качестве источника света используется светодиодный осветитель – два симметрично расположенных относительно оси оптической системы светодиода, дающих пучки лучей синего и зелёного цвета. Осветитель и передвижной экран устанавливаются также как и линзы на концах стержневого тракта.

Для расчёта углового увеличения зрительных труб моделируется удалённый на бесконечность предмет. Для этого в стержневой тракт за осветителем на фокусном расстоянии устанавливается вспомогательная линза. Так как светящийся предмет симметричен относительно оптической оси, то из линзывыходят два пучка параллельных синих и параллельных зелёных лучей, пересекающих симметрично оптическую ось системы под некоторым углом(рис. 2.3).определим используя луч, проходящий без преломления через оптический центр линзы

, (2.11)

где d– расстояние между светодиодами осветителя,– фокусное расстояние вспомогательной линзы.

Рис. 2.3 Схема экспериментального определения углов зрения .

Для моделирования зрительных труб используются две линзы и: для зрительной трубы Кеплера – собирающие, для трубы Галилея – собирающая и рассеивающая линзы. Фокусное расстояние линзыдолжно быть больше чем фокусное расстояние линзы(фокусные расстояния линз предполагаются известными). Линзыиустанавливаются за вспомогательной линзой. Расстояние между линзамиидолжно быть равно сумме их фокусных расстояний: () – для трубы Кеплера, () – для трубы Галилея. Так как между линзамиираспространяются параллельные пучки света, то линзуможно установить вплотную к линзедля получения наиболее интенсивного изображения на экране.

Получим формулу для расчета угла зрения под которым наблюдаются выходящие из оптической системы лучи света. Выходящие пучки пересекают оптическую ось симметрично (рис.2.3). Так как расстояния ,, между центрами синего и зелёного пятна и соответствующие положения экрана,, , а так же положение экранапри котором синее и зелёное пятно точно накладываются друг на друга (), могут быть измерены экспериментально, томожно рассчитать по формуле

, (2.12)

где и.

Используя полученные формулы (2.11) и (2.12) найдём формулу углового увеличения трубы

. (2.13)

Для моделирования микроскопа используются две собирающие линзы и: фокусное расстояние линзыдолжно быть меньше чем фокусное расстояние линзы.

В рамках предлагаемой модели угол зрения изображения, даваемого системой линз и, определим как угол под которым пучки света пересекают оптическую ось, т.е. по формуле (2.12). Угол зрения под которым наблюдается предмет невооружённым глазом определим по формуле

, (2.14)

где L– расстояние от осветителя до координатыположения экрана при котором синее и зелёное пятно точно накладываются друг на друга

Из формул (2.13) и (2.14) следует рабочая формула расчёта увеличения модели микроскопа:

. (2.15)