Описание установки

Опыты по определению фокусных расстояний линз производятся на оптической скамье. На оптической скамье размещены стойка с осветителем 1, стойка с предметом 2, стойка с линзой 3 и стойка с экраном 4 (рис. 8). Стойки снабжены указателями и могут перемещаться по скамье. На рельсе оптической скамьи закреплена миллиметровая линейка. Резкость изображения предмета (слайда) наводится перемещением линз или экрана.

Работа состоит из двух упражнений. В первом упражнении определяют фокусное расстояние собирающей линзы, во втором – рассеивающей линзы.

Целью настоящей работы является определение фокусных расстояний вначале собирательной, а затем рассеивающей линзы выше рассматриваемыми способами.

Упражнение 1

Определение главного фокусного расстояния собирающей линзы

1. Установить на оптической скамье собирающую линзу в последовательности, показанной на рис. 6. Включить осветитель.

2. Установить экран на расстоянии 60 – 70 см от предмета. Перемещая линзу, найти два таких положения линзы, при которых наблюдаются отчётливые увеличенное и уменьшенное изображения предмета.

3. По линейке оптической скамьи определить расстояние h между предметом и экраном и записать его в таблицу 1.

4. Перемещая линзу, получить на экране увеличенное изображение предмета и по указателю стойки с линзой отсчитать 1-е положение линзы ℓ₁ по линейке оптической скамьи. Занести измеренный результат в таблицу 1.

5. Перемещая линзу, получить на экране уменьшенное изображение предмета. Отсчитать 2-е положение линзы ℓ₂ и занести в таблицу 1. Найти перемещение линзы ℓ = ℓ₂ - ℓ₁ и записать значение ℓ в таблицу 1.

6. Изменить расстояние между предметом и экраном h на 10 см и повторить измерения по п.п. 3 -5, результаты измерения занести в таблицу 1. Сделать не менее трёх измерений при различных значениях h.

7. По формуле (3) найти главное фокусное расстояние линзы. Результаты вычислений занести в таблицу 1. Из полученных значений найти среднее фокусное расстояние и вычислить среднюю относительную и абсолютную погрешности. Результаты всех вычислений занести в таблицу 1.

Таблица 1

№ опыта	Расстояние между предметом и экраном h, см	Первое положение линзы ℓ1, см	Второе положение линзы ℓ2, см	Перемещение линзы ℓ = ℓ2 - ℓ1, см	f, см	, см	см
1
2
3

Относительная погрешность , гдеиопределяются точностью измерительной линейки, в данном случае их можновзять равным 0,5 мм.

Абсолютная погрешность .

Окончательный результат: (см)

УПРАЖНЕНИЕ 2

Определение главного фокусного расстояния рассеивающей линзы

1. Поставить на оптическую скамью стойку с рассеивающей линзой между собирающей линзой и экраном. Экран установить как можно дальше от линз, то есть в конце оптической скамьи.

2. Передвигая собирающую линзу L₁ , получить на экране отчетливое изображение предмета и по указателям стоек отсчитать положения рассеивающей линзы ℓ и экрана S₁ (рис. 5). Вычислить расстояние между этими положениями а = S₁ - ℓ и записать в таблицу 2.

3. Записать положение рассеивающей линзы ℓ. Убрать рассеивающую линзу L₂ , передвинуть экран к собирающей линзе так, чтобы на экране снова появилось отчетливое изображение предмета. Отсчитать второе положение экрана S₂. Найти разность между положением экрана S₂ и положением, где находилось рассеивающая линза ℓ, равную b = S₂ - ℓ. Значение ℓ записать в табл. 2.

4. Поставить на оптическую скамью рассеивающую линзу. Передвинуть на 5 см собирающую линзу. Повторить в новых условиях измерения по п.п. 1-3. Всего должно быть проведено измерений не менее трёх раз.

5. По формуле (4) вычислить фокусное расстояние рассеивающей линзы. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 2. Из полученных данных найти среднее значение и вычислить абсолютную и относительную погрешности. Результаты всех вычислений занести в табл. 2.

№ оп.	Положение рассеиваю щей линзы ℓ, см	1-ое положе ние экрана S1, см	2-ое положе ние экрана S2, см	а = S1-ℓ , см	b=S2-ℓ, см	f
1
2
3

Относительная погрешность , гдеопределяется точностью измерительной линейки, в данном случае её можновзять равным 0,5 мм.

Абсолютная погрешность .

Окончательный результат: (см)