2. Описание лабораторных установок

2.1. Установка для измерений фокусных расстояний тонких линз

Лабораторная установка (рис.4) состоит из осветителя, включающего в себя излучатель(1) и блок питания (2) матового стекла (3) с перекрестием, играющим роль предмета, собирающей линзы (4), фокусное расстояние которой требуется определить, и экрана (5), на котором наблюдается действительное изображение предмета (3). Все элементы установлены на оптической скамье (6).

Рис. 4. Схема лабораторной установки

Линзы закреплены в оправах и устанавливаются в рейтеры, которые могут перемещаться вдоль оптической скамьи. Положение всех элементов на скамье определяется с помощью шкалы, прикрепленной к оптической скамье, или линейки. Все оптические детали центрируются, т.е. должны быть установлены так, чтобы их центры лежали на одной высоте, оптические оси линз были параллельны ребру оптической скамьи, плоскость экрана перпендикулярна оптической оси линз.

2.2. Установка для измерения положения кардинальных элементов сложной оптической системы

Лабораторная установка (рис.5) состоит из осветителя, включающего в себя излучатель (1) и блок питания (2), матового стекла (3) с перекрестием, играющим роль предмета, объектива (сложной оптической системы) (4), фокусное расстояние и положение кардинальных элементов которого требуется определить, зрительной трубы (5), настроенной на бесконечность. Все элементы установлены на оптической скамье (6). Наблюдение проводится глазом (7).

Рис. 5. Схема лабораторной установки

3. Порядок выполнения работы «Определение фокусного расстояния тонкой линзы»

3.1. Определение фокусного расстояния собирающей линзы по расстояниям от предмета до линзы и от линзы до изображения.

3.1.1. Поместив экран достаточно далеко от предмета, поместить между ними собирающую линзу и передвигать ее до тех пор, пока на экране не получится отчетливое изображение предмета (уменьшенное или увеличенное). Отсчитать по шкале линейки положения предмета, линзы и экрана.

3.1.2. Передвинуть экран и предмет в другое положение и вновь зафиксировать по шкале положения экрана, линзы и предмета.

3.1.3. Из-за неточности визуальной оценки резкости изображения измерения следует проделать не менее десяти раз. Часть измерений полезно произвести при увеличенном, а часть – при уменьшенном изображении предмета.

3.1.4. По данным каждого измерения вычислить фокусное расстояние линзы по формуле: , (33)

где а – расстояние от предмета до линзы; b – расстояние от изображения до линзы.

3.1.5. Провести статистическую обработку результатов с доверительной вероятностью 90%.

3.2. Определение фокусного расстояния собирающей линзы по размерам предмета и его изображения и по расстоянию от изображения до линзы

3.2.1. Поместить собирающую линзу между предметом и экраном в таком положении, чтобы на экране появилось сильно увеличенное отчетливое изображение предмета.

3.2.2. Измерить при помощи линейки длину какого-либо штриха изображения (горизонтального или вертикального). Измерив расстояние от изображения (экрана) до линзы, найти фокусное расстояние линзы по формуле: , (34)

где b – расстояние от изображения до линзы, l – величина предмета (длина штриха предмета), L – величина изображения (длина штриха изображения).

3.2.3. Измерить расстояние от линзы до экрана не менее трёх раз. Для каждого из значений найти f. Провести статистическую обработку результатов с доверительной вероятностью 90%.