Выполнение работы. В данной работе все измерения производятся на оптической скамье, вдоль которой скользят рейтеры с линзой

В данной работе все измерения производятся на оптической скамье, вдоль которой скользят рейтеры с линзой, экраном и осветителем. Отсчет расстояний между деталями оптической скамьи производится по указателям на основании рейтеров.

Задание 1. Определение фокусного расстояния собирающей линзы.

Способ 1. Фокусное расстояние тонкой собирающей линзы можно определить из формулы линзы, измеряя на опыте расстояния d и f.

В этом случае осветитель и экран помещают на некотором расстоянии , при котором линза, помещенная между ними, дает два четких изображения (увеличенное и уменьшенное). Измеряя d и f в каждом случае, по формуле 10.1 определяют фокусное расстояние линзы.

Способ 2. В описанном выше способе оказывается существенным, чтобы указатель на рейтере линзы соответствовал ее середине, что трудно осуществить на опыте. Рассмотрим способ, при котором положение указателя не сказывается на результате измерений.

Пусть, как и в первом случае , при этом на экране можно получить два изображения предмета (рис. 5) увеличенное () и уменьшенное (). Расстояние, на которое нужно при этом сместить линзу, обозначим через . Из соображений симметрии ясно, что . Поскольку , а расстояние между двумя положениями линзы

. 11.1

Тогда и подставляя в формулу линзы, получим: отсюда .

Решая это квадратное уравнение, найдем, что , .

Подставляя найденные значения в 11.1 получим, что .

Отсюда следует, что

. 12.1

Перемещая линзу между осветителем и экраном получить четкое увеличенное изображение источника света. Перемещая линзу к экрану получить четкое уменьшенное изображение источника и измерить расстояние , на которое смещается при этом линза.

По формуле 12.1 рассчитать фокусное расстояние линзы. Сравнить полученные результаты. Зная фокусное расстояние линзы определить ее оптическую силу.

Задание 2. Определение фокусного расстояния и оптической силы рассеивающей линзы.

Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы затрудняется тем, что изображение действительного источника света получается мнимым и поэтому не может быть непосредственно измерено. Использую положительную линзу можно устранить эту трудность. Если рассеивающую линзу расположить вплотную к собирающей, то получится система линз. Оптическая сила системы линз . Если оптическая сила рассеивающей линзы по модулю меньше чем оптическая сила собирающей линзы, то система линз будет иметь положительную оптическую силу. Следовательно, фокусное расстояние системы линз может быть определено способами, описанными в задании 1. Зная оптическую силу собирающей линзы и системы линз можно найти оптическую силу и фокусное расстояние рассеивающей линзы.

Таблица 1.

Линза	Изображение	, м	, м	, м	,	, м	,	, м	, м	, м	, м
Собирающая линза	увеличенное
уменьшенное
Система линз	увеличенное
уменьшенное
Рассеивающая линза

 

Задание 3. Вычисление увеличения изображения, даваемого собирающей линзой и проверка его опытным путем.

Зная фокусное расстояние собирающей линзы и общую длину оптической скамьи, рассчитайте и расположите осветитель, экран и линзу так, чтобы получить n – кратное (n =2, 3, ….- по заданию преподавателя) увеличение предмета. Полученный результат проверить путем измерения изображения и предмета.

 

 

Контрольные вопросы.

1. Преломление света на сферической поверхности.

2. Выведите общую формулу линзы.

3. Что называется фокусом линзы.

4. От чего зависит фокусное расстояние линзы?

5. Что называется оптической силой линзы?

6. С помощью, каких лучей можно построить изображение предмета в линзе?

 

 

РАБОТА № 2.

ИЗУЧЕНИЕ АБЕРРАЦИИ ЛИНЗ.

 

Цель работы: изучение погрешностей линз.

 

Принадлежности: оптическая скамья, исследуемая линза, набор диафрагм, светофильтры.