FP_Opt_i_at_f_2

3. прямые и перевернутые.

Вид изображения зависит от места расположения изображаемого предмета перед линзой.

а) Если предмет АВ находится между главным F и двойным 2F фокусом (рис. 3), его изображение А1В1 является действительным, увеличенным, перевернутым. Такой вид изображения используется в увеличителях,

О

проекторах.

(рис 3).

б) Если предмет расположен за двойным фокусом 2F, то его изображение действительное, уменьшенное, перевернутое (рис. 4)

Рис. 4.

Используется в фотоаппаратах, видеокамерах, кинокамерах.

в) Если предмет поместить между фокусом и линзой (рис. 5), (как в лупе),

Рис. 5.

то изображение получается увеличенное, перевернутое, мнимое (рис.5).

Ход лучей в микроскопе

Микроскоп состоит из объектива Об, перед которым помещается рассматриваемый объект АВ, и окуляра Ок, сквозь который рассматривается

11

увеличенное изображение объекта.

Рис. 6

Объектив и окуляр микроскопа подбирают так, чтобы предмет АВ находился между фокусом и двойным фокусом, а изображение после объектива попадало между фокусом окуляра и самим окуляром (окуляр должен «действовать» как лупа).

Изображение А2В2 в микроскопе получается увеличенное, перевернутое и мнимое.

Увеличением микроскопа называется отношение линейных размеров изображения к линейным размерам предмета. Увеличение обозначается буквой W:

W= A2 B2 ; или W Wоб Wок ,

AB

где Wоб и Wок – увеличение объектива и окуляра; АВ – размер предмета; А2В2 – размеры изображения в окуляре.

Максимальное увеличение микроскопа не превышает 3000 раз.

ОПИСАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ

Приборы и принадлежности: микроскоп, дифракционная решетка, миллиметровая линейка. Внешний вид установки представлен на рис. 7.

12

Рис. 7

В качестве увеличиваемого объекта используются черно-белые полосы дифракционной решетки (рис. 8), помещенной на предметный столик 9 перед объективом 5. Ширина каждой черно-белой полосы

(а+b)=0,16 мм, где

а – ширина белой, b – ширина черной полосы.

Если n – число черно-белых полос, то n(a+b) – их истинная ширина. Увеличенное микроскопом изображение

полос измеряется линейкой 12. Для совмещения линейки с изображением полос линейку перемещают вдоль планки 13.

Рис. 8

ПОРЯДОК РАБОТЫ

1. Устанавливают осветительное зеркальце 8 микроскопа так, чтобы поле зрения было хорошо освещено. Наблюдают дифракционную решетку 10, глядя в полупрозрачное отверстие 11 на зеркале насадки.

13

2.Поворачивают насадку так, чтобы в зеркале была видна измерительная линейка, и наблюдают изображение линейки, наложенное на изображение дифракционной решетки.

3.Необходимо установить дифракционную решетку и линейку, так чтобы штрихи решетки были перпендикулярны линейке. Для этого поворачивают предметный столик 9 микроскопа или саму насадку и передвигают линейку вдоль планки 13.

4.Считают, сколько делений N линейки занимает заданное число пар n черных и белых полос дифракционной решетки. Вычисляют увеличение микроскопа по формуле:

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Относительную ошибку определяют по формуле: w Н n ,

w Н n

где ∆N-цена деления линейки и N-число делений линейки п- число чернобелых полос.

Абсолютная ошибка: W W , где W - среднее значение

увеличения, равное W W1 W2 W3

3

Истинное значение: Wист W W

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что такое линза? Разновидности линз.

2.Основные элементы линзы.

3.Какие лучи следует взять для построения изображения в линзе?

4.Виды изображения

5.Постройте изображение в линзе, если предмет находится за двойным фокусом, между фокусом и двойным фокусом, фокусом и линзой.

6.Построение изображения в микроскопе.

7.Увеличение микроскопа.

14

8. Измерительная установка. Ход выполнения работы.

ЛИТЕРАТУРА

1.Савельев .И.В., Курс общей физики, т.2. М., Наука 1978.

2.Зисман, Тодес. Курс общей физики, т.3, 1968.

3.Майсова Н.Н., Практикум по курсу общей физики. М., Высшая школа,

1970.

4.Курс физики под ред. проф. Лозовского В.Н., Санкт-Петербург, 2001г.,

т.2.

15

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫ С ПОМОЩЬЮ КОЛЕЦ НЬЮТОНА

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Интерференцией света называется явление такого наложения двух или нескольких волн, в результате которого происходит перераспределение их энергии, приводящее к усилению интенсивности света в одних местах пространства и ослаблению в других. Интерферировать могут только

постоянной разность фаз. Они имеют одинаковую частоту ν и

интерферирующих волн. Величина

n2r2 n1r1

называется оптической разностью хода интерферирующих волн ( n 1 и n 2 - показатели преломления сред, в которых распространяются волны).

оптическая разность хода равна чѐтному числу полуволн.

2k 2 - условие максимума интерференции

При интерференции волны ослабляют друг друга, если их оптическая разность хода равна нечѐтному числу полуволн:

интерференции

16

const) монохроматических лучей (λ = const), то условия интерференции одинаковы для всех точек пленки. Поэтому, если выполняется условие max интерференции, вся пленка является светлой, а при условии min – темной.

Если пленка имеет переменную толщину d, как, например, клин, и освещается параллельным пучком лучей, то разность хода сохраняется постоянной для точек пленки, которым соответствует одинаковая толщина пленки d. Эти точки образуют на поверхности пленки полосы, параллельные ребру клина. Поэтому поверхность пленки будет покрыта чередующимися светлыми и темными полосами (рис. 3). Эти полосы называются полосами равной толщины.

Рис. 3

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Частным случаем полос равной толщины являются кольца Ньютона. Если наложить сферическую линзу на плоское стекло, то между линзой и стеклом образуется воздушный слой переменной толщины (рис. 4)

Рис. 4

Интерференционные полосы, возникающие в воздушной пленке, имеют вид концентрических окружностей, которые называются кольцами

Ньютона.

18

Рассчитаем радиусы колец Ньютона. При нормальном (перпендикулярном) падении лучей на пленку угол падения α=0, sin α=0. Показатель преломления n воздушной пленки n ≈ 1.

Луч 1 отражается от оптически более плотной среды в точке А, а луч 2 - от оптически менее плотной среды в точке В, что ведет к возникновению

Выразим толщину d пленки через радиус R кривизны линзы и радиус r кольца Ньютона.

Толщина воздушного слоя d на расстоянии r (радиус кольца Ньютона) от центра линзы “0” определяется из геометрических соображений: из прямоугольного треугольника на рис. 4 видно, что r является катетом, а радиус линзы R – гипотенузой.

r2 R2 R d 2 2dR d2 .

Пренебрегая членом d2 как очень малым по сравнению с 2dR, находим

d r 2 .

2R

Подставляем это выражение для d в (2). Тогда оптическая разность хода равна:

где k - порядковый номер темного кольца.

Измеряя радиусы r колец Ньютона, и зная длину волны λ света, можно рассчитать радиус R кривизны сферической поверхности линзы.

Радиусы темных колец с номерами i и k равны:

ri i R; rk k R

Возведем правую и левую части уравнений в квадрат:

вычтем одно из другого:

ri 2 rk 2 R(i k) .

Отсюда радиус кривизны линзы:

19