Лабораторные работы / ЛР 41а Изучение прохождения света через линзы
.pdf
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Li (мм) |
X1i (мм) |
X2i (мм) |
li (мм) |
licp(мм) |
|
fi (мм) |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L l |
2 |
2 |
2 |
l1ср |
|
fl |
|
3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
L2 |
2 |
2 |
2 |
l2ср |
|
f2 |
|
3 |
3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
L 3 |
2 |
2 |
2 |
l3ср |
|
f3 |
|
3 |
3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
L 4 |
2 |
2 |
2 |
l4ср |
|
f4 |
|
3 |
3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
L 5 |
2 |
2 |
2 |
l5ср |
|
f5 |
|
3 |
3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Измерение рекомендуется выполнить в следующем порядке:
а) установить рейтер с экраном на выбранном расстоянии L от источника
света;
б) рейтер с линзой установить справа от рейтера с источником света вплотную к нему;
в) медленно перемещая рейтер с линзой вправо от источника света,
получить на экране увеличенное резкое изображение источника света.
Зафиксировать винтом положение рейтера и отсчитать значение координаты X1;
г) освободить рейтер с линзой, продолжая перемещать его вправо,
получить на экране уменьшенное резкое изображение источника света,
12
отсчитать значение координаты Х2.
При каждом данном L процедуру нахождения l повторить 3 раза. Результаты измерений занести в таблицу по прилагаемой форме.
Для каждой пары значений L и соответствующего lср вычислить по формуле (3) значение фокусного расстояния линзы. Результаты вычислений занести в ту же таблицу 3 в столбец, обозначенный «fi». Полученные значения fi
усреднить и оценить погрешность измерения фокусного расстояния линзы по методу Бесселя.
Измерение фокусного расстояния линзы по методу Бесселя рекомендуется проводить для той же линзы, фокусное расстояние которой определялось первым методом. Результаты, полученные обоими методами, следует сравнить друг с другом.
Выполнение заключительной части работы - определение фокусного расстояния рассеивающей линзы – потребует от студентов нестандартных действий и использования навыков, приобретенных при выполнении предшествующих частей работы.
Напомним, что определение фокусного расстояния рассеивающей линзы предполагает использование в комбинации с ней собирающей линзы (см. рис.4). Ввиду ограниченности размеров установки ЛКО-2 рекомендуется использовать в комбинации с исследуемой рассеивающей линзой (№57) собирающую линзу №54. Студентам предлагается самостоятельно методом проб и ошибок найти несколько (не менее пяти) оптимальных расположений рейтеров с линзами №54 и №57 и рейтера с экраном в положениях I и II
относительно друг друга и источника света "КФ". Важно помнить, что рейтер с экраном в положении II не должен выходить за пределы оптической скамьи установки ЛКО-2(см. рис.4). Мы рекомендуем, найдя максимально возможные для данной установки значения расстояний а и b, затем уменьшить расстояние а с шагом 5 мм, отмечая соответствующие значения расстояния b. Результаты измерений занести в таблицу по прилагаемой форме. В эту же таблицу занести
13
вычисленные по формуле (5) значения фокусного расстояния, полученные для
каждой пары соответствующих а и b.
Таблица 4
N п/п |
ai |
bi |
fi |
fср |
fi |
fср |
1
2
3
4
5
Найденные значения фокусного расстояния усреднить (fcp) и оценить
наибольшую погрешность результата измерений ( fcp) в соответствии со стандартной процедурой.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
I
1)Сформулировать определение понятия «Главная оптическая ось
линзы».
2)Сформулировать определение понятия «Тонкая линза».
3)Сформулировать определения понятий «Главный фокус» и
«Главное фокусное расстояние» тонкой линзы.
4)Чем отличается мнимое изображение от действительного?
5)В каких случаях собирающая линза формирует мнимое изображение?
6)В чём заключается преимущество метода Бесселя определения фокусного расстояния линзы перед методом его определения по формуле тонкой линзы.
7)Что произойдёт с изображением, если половину собирающей линзы прикрыть непрозрачным для света экраном?
8)Как изменится фокусное расстояние стеклянной собирающей линзы, если её погрузить в воду?
14
9)Как изменится фокусное расстояние линзы, если её погрузить в среду, показатель преломления которой больше показателя преломления материала линзы?
10)Построить изображение предмета, формируемое собирающей и рассеивающей линзами, считая известными положения её главных фокусов.
11)Построить изображение светящейся точки S, лежащей на главной оси собирающей линзы, считая известным положение главного фокуса линзы.
12)При каком условии расстояние от предмета до его изображения в собирающей линзе равно 4f?
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Элементарный учебник физики: учеб. пособие. В 3 т. / Под ред. Г.С.
Ландсберга: Т. 2. Электричество и магнетизм. — 12-е изд. — М.:
ФИЗМАТЛИТ, 2001. — 480 с.
2. Савельев, И.В. Курс общей физики. Т. 2: учебное пособие / И.В. Савельев.— 2-е изд., перераб.— М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1982.—496 с.
3. Гершензон, Е. М. Курс общей физики. Оптика и атомная физика: Для физико-математических факультетов / Е.М. Гершензон, Н.Н. Малов, А.Н.
Мансуров. – 2-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 1992 . – 320 с.
4.Янг, М. Оптика и лазеры, включая волоконную оптику и оптические волноводы / М. Янг. – М.: Мир, 2005. — 541 с.
5.Стафеев, С.К. Основы оптики: учебное пособие для вузов по направлениям
"Физика"(510400), "Прикладная математика и физика"(511600), "Опотехника"(551900), "Приборостроение"(551500) и другим физическим и техническим направлениям / С.К. Стафеев, К.К. Боярский, Г.Л. Башнина. –
СПб.: Питер, 2006. – 336 с.
15
ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторной работе по физике №41а
Составители: Голубев Виктор Александрович, Пономарев Андрей Сергеевич,
Васильева Татьяна Ильдаровна.
Редактор Е.А.Федюшина
Подписано в печать . Формат 60x80 1/16. Бумага офсетная. Ризография. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №
Издательство Липецкого государственного технического университета.
Полиграфическое подразделение издательства ЛГТУ
398600, Липецк, ул. Московская, 30.
16