5 Завдання

Змінюючи співвідношення частот і різницю фаз, будують різні криві Ліссажу й спостерігають їхню залежність від цих параметрів.

6 Питання вхідного контролю

6.1 Що таке взаємо-перпендикулярного коливання?

6.2 Яким буде вид руху при додаванні коливань однакової частоти і з однаковою початковою фазою?

6.3 Яким буде вид руху при додаванні коливань однакової частоти і із протилежними початковими фазами?

6.4 Яким буде вид руху при додаванні коливань однакової частоти і з різницею фаз, рівної ?

7 Хід роботи

Стартовий екран роботи при виконанні експерименту показаний на мал. 30.6

За допомогою віконець редагування можна задавати три параметри: частоти коливань у двох взаємо-перпендикулярних напрямках і різницю фаз цих коливань.

При натисканні на кнопку «пуск» запускається процес коливань і, по закінченні деякого часу, на екрані вимальовується траєкторія руху. Змінюючи співвідношення частот і різницю фаз, будують різні криві Ліссажу й спостерігають їхня залежність від цих параметрів. Пропонується виконати експерименти при відношенні частот 2:1, 1:2, 2:3, 3:2, 3:4, 4:3, 2:5, 5:2, 1:3, при цьому для кожної із заданих частот різницю фаз варто підібрати такою, щоб фігуру було легше замалювати.

Варто докладно вивчити додавання коливань із однаковими частотами і різними фазами коливань, наприклад, 0, 45, 90, 135 і 180 градусів.

8 Питання вихідного контролю

8.1 Що таке фігури Ліссажу?

8.2 При яких умовах виходить фігура Ліссажу?

8.3 Від чого залежить вид кривих Ліссажу?

8.4 Як по виду кривих Ліссажу визначити відношення частот коливань?

9 Перелік посилань

1. Лабораторний практикум з фізики. Навч.посібник/за ред. І.Є.Лопатинського, Львів: вид.НУ «Львівська політехніка»2002. ч.1. ст.54-60.

2. Загальна фізика: Лабораторний практикум.: Навч.посібник / В.М. Барановський, П.В.Бережний, І.Т.Горбачук та ін.; За заг.ред. І.Т.Горбачука. – К.: Вища шк.., 1992-509 с.

Лабораторна робота №14 Визначення фокусної відстані збиральної та розсіювальної лінз

1 Мета роботи

Вивчення способів побудови зображень за допомогою лінз і ознайомлення зі способом визначення їхньої фокусної відстані.

2 Теоретичні відомості

Лінза являє собою прозоре тіло, обмежене з двох боків криволінійними поверхнями, у простому випадку – сферичними. Лінза вважається тонкою, якщо її товщина набагато менше за радіуси кривини R₁ і R₂ її поверхонь. Пряма, проведена через центри кривини поверхонь, називається головною оптичною віссю лінзи. Проходячи через лінзу, промені заломлюються двічі: вперше – при падінні на передню поверхню лінзи і у вдруге – при виході з лінзи. При побудові ходу променів у тонких лінзах заломлення на обох поверхнях замінюють одним заломленням у головній площині лінзи, що проходить через її оптичний центр перпендикулярно головній оптичній осі. Усі відстані відраховуються від головної площини лінзи. Промені, паралельні головній оптичній осі, перетинаються в точці, що лежить на цій осі й називається фокусом лінзи. У всякої лінзи є два фокуси - F₁ і F₂, що лежать по обидва боки від неї. Площина, що проходить через фокус перпендикулярно головній оптичній осі, називається фокальною площиною. Відстань від оптичного центра лінзи О до її фокуса називається фокусною відстанню F. Величина D, зворотна фокусній відстані F, називається оптичною силою лінзи і визначається загальною формулою лінзи:

(1)

де n - показник заломлення матеріалу лінзи відносно навколишнього середовища, R₁ і R₂ - радіуси кривини поверхонь лінзи. Радіуси кривини опуклих поверхонь вважаються позитивними, а угнутих - негативними. У плоских поверхонь радіус кривини дорівнює нескінченності. Лінза називається збиральною, якщо F > 0 , і розсіювальною - якщо F < 0 . Одиницею оптичної сили лінзи є діоптрія ([D] = дптр = 1/м).

У разі тонкої лінзи справедлива формула лінзи:

(2)

де а - відстань до предмета, b - відстань до зображення (вважається негативною для уявних зображень).

При побудові зображень користуються такими правилами:

1) промінь, паралельний головній оптичній осі, після заломлення в лінзі проходить через фокус;

2) промінь, що пройшов через фокус, після заломлення в лінзі йде паралельно головній оптичній осі;

3) промінь, що пройшов через центр лінзи, не змінює свого напрямку.

На оптичних схемах лінзи зображуються у вигляді відрізка прямої, перпендикулярної головній оптичній осі, зі стрілками на кінцях, спрямованими назовні для збиральної лінзи і усередину - для розсіювальної лінзи.

На рис. 1 показана побудова зображень за допомогою різних лінз для різних випадків розташування предмета:

а - предмет між фокусом і оптичним центром лінзи; зображення пряме, уявне (з цього ж боку лінзи), збільшене;

б - предмет між фокусом і подвійним фокусом; зображення за подвійним фокусом перевернене, дійсне (з іншого боку лінзи), збільшене;

в - предмет у подвійному фокусі; зображення перевернене, дійсне, у масштабі 1:1;

г - предмет за подвійним фокусом; зображення перевернене, дійсне, зменшене;

д - предмет між фокусом і оптичним центром лінзи; зображення пряме, уявне, зменшене;

е - предмет між фокусом і подвійним фокусом; зображення пряме, уявне, зменшене.