Порядок выполнения работы

Задание № 1. Определение фокусного расстояния собирающей линзы.

1. В соответствии с рис. 1 установите на одном краю оптической скамьи осветитель с предметом, затем собирающую линзу, которая визуально отличается от рассеивающей линзы большей толщиной в центре, затем непрозрачный экран с миллиметровой шкалой.

2. Перемещая линзу и экран вдоль оптической скамьи, добейтесь резкого изображения предмета на экране. Выясните, какое из перемещений, линзы или экрана, обеспечивает лучшую точность измерения.

3. По шкале, расположенной на боковой поверхности рельса оптической скамьи, и указателям на рейтерах, измерьте расстояния «а» между предметом и линзой и «b» между линзой и экраном. При определении расстояния «а» между предметом и линзой учтите, что предмет отстоит от указателя рейтера, на котором располагается предмет, на расстоянии равном ….. мм, поэтому расстояние «а» равно отсчету по рейтерам за минусом … мм. Результаты занесите в заранее заготовленную таблицу. Действия п.3 повторить 3–5 раз, меняя положения предмета, линзы и экрана, добиваясь каждый раз резкого изображения предмета на экране.

4. По формуле (5) определите фокусное расстояние собирающей линзы для каждого измерения, рассчитайте среднее значение фокусного расстояние, среднюю квадратичную погрешность и доверительный интервал, принимая значения F_i для каждого измерения как ряд случайных величин, т.е. считая результаты расчетов F_i как прямые измерения.

Задание №2. Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы.

1. Расположите на оптической скамье предмет (светящуюся лампу с колпачком), собирающую линзу, экран. Перемещая линзу, добейтесь на экране резкого изображения предмета. Отметьте положение экрана. Это будет точка А" (рис.2). Затем не смещая линзы L₁ и предмета, поставьте между собирающей линзой L₁ и экраном (точка А") рассеивающую линзу L₂ и перемещением экрана вправо (по рис.2) добейтесь резкого изображения предмета при совместном действии линз L₂ и L₁. (При этом, в случае необходимости можно перемещать и линзу L₂, но так чтобы она не выходила вправо за пределы т. А" (см. рис.2).

2. Измерьте расстояние "а" (линза L₂ - 2-ое положение экрана, точка А') и "b" (линза L₂ - первоначальное положение экрана, точка А"). Опыт повторите 3-5 раз, каждый раз располагая все элементы установки на новом месте. Результаты занесите в заранее заготовленную таблицу.

3. По формуле (6) определите фокусное расстояние рассеивающей линзы для каждого измерения, рассчитайте среднее значение фокусного расстояние, среднюю квадратичную погрешность и доверительный интервал, принимая значения F_i для каждого измерения как ряд случайных величин, т.е. считая результаты расчетов F_i как прямые измерения.

Дополнительные задания (даются по указанию преподавателя)

1. Рассчитайте оптическую силу исследуемых линз, сравните их.

2. Постройте изображение точки лежащей, в произвольном месте пространства предметов (линза собирающая, рассеивающая).

3. Найдите ход луча после линзы, см. рис. 3 (а, б).

4. Найдите ход луча перед линзой, см. рис. 4 (с).

5. Возможен ли ход луча, изображенного на рисунке 4 (d)?

Рис. 3 (а, б)

Рис. 4 (с, d)

Контрольные вопросы.

1. Что называется линзой?

2. Какие линзы называются тонкими?

3. Выведите формулу тонкой линзы.

4. Что такое фокусное расстояние?

5. Что называется главной оптической осью, оптическим центром, фокальной плоскостью, главным фокусом линзы.

6. Что такое оптическая сила линзы, в каких единицах она измеряется?

7. Поясните сущность метода определения фокусных расстояний собирающих и рассеивающих линз, рассмотренных в данной работе.

8. Постройте изображение предмета в собирающей линзе, рассеивающей линзе.

9. Как изменится изображение предмета, если закрыть часть (половину) линзы?

10. Как изменится оптическая сила линзы при переносе ее из воздуха в воду?

Указания по технике безопасности и правилам работы

1. Не загрязняйте оптические поверхности линз. Передвигайте линзы за оправу.

2. Не включайте источник питания без осветительной лампочки.

3. Не используйте длительное время работу осветителя при максимальном накале, т.к. это приводит к ее быстрому износу.

Литература

1. Ландсберг Г.С. Оптика: 5-ое изд., перераб. и доп.– М.: Наука, 1976.– 928 с. (§§ 71, 72, 76, 77, 78).

2. Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие.– 15-е изд., стер. – М.: Высш. шк. – 2008. (§§ 165, 166).

3. Бордовский Г.А., Бурсиан Э.В. Общая физика. Курс лекций: В 2 т.–М.: Владос-Пресс, 2001.–Т.2.– 296 с. (с. 7– 20)

Учебное издание

Дымченко Николай Павлович

Чухрий Наталья Ивановна

Определение фокусных расстояний собирающей и рассеивающей линз

Редактор В.В. Сизова

Компьютерный набор Н.П. Дымченко

Подписано в печать Формат 60 х 84 х /16

Усл. печ. л. Уч.-изд. л.

Тираж 100 экз. Заказ

__________________________________________________________________

Издательство ДВГТУ, 690950, Владивосток, ул. Пушкинская, 10

Типография издательства ДВГТУ, 690950, Владивосток, ул. Пушкинская 10.

9