Ви є тут

Визначення фокусних відстаней та оптичних сил лінз

Визначення фокусних відстаней та оптичних сил лінз
Визначення фокусних відстаней та оптичних сил лінз

Мета роботи:використовуючи формулу тонкої лінзи визначити фокусні відстані та оптичні сили збиральної та розсіювальної лінз.
Обладнання: розсіювальна лінза, збиральна лінза, джерело світла, екран, лінійка вимірювальна, штативи 2 шт або оптична лава.

Теоретичні відомості:
Так як метод визначення фокусної відстані збиральної лінзи є доволі тривіальним, ми не будемо тут детально зупинятися на ньому. Обмежимося лише згадкою про формулу тонкої лінзи: 1/F=(1/d)+(1/f), де F - фокусна відстань збиральної лінзи,d - відстань від джерела світла або предмета до збиральної лінзи і f - відстань від збиральної лінзи до зображення джерела світла або предмета. З розсіювальною лінзою ситуація буде трошки складніша.
Як відомо, розсіювальна лінза утворює лише уявне зображення, яке неможливо одержати на екрані, а, отже, неможливо виміряти відстань від лінзи до зображення. Фокусну відстань розсіювальної лінзи можна визначити, якщо використати другу лінзу - збиральну.
Одержавши за допомогою збиральної лінзи дійсне зображення S' джерела світла на екрані, можна поставити між збиральною лінзою і екраном розсіювальну лінзу. Дійсне зображення джерела світла при цьому зміщується. Нове положення зображення S" можна знайти переміщенням екрана.
Рис.1 Схематичне зображення руху променів крізь збиральну та розсіювальну лінзи.
Використовуючи властивість зворотності світлових променів, можна прийняти, що світлові промені виходять із точки S", а в точці S' одержується зображення точки S". Позначивши відстані від точок S" і S' до розсіювальної лінзи відповідно через d і f, запишемо формулу тонкої лінзи з врахуванням правила знаків:
-1/F=(1/d)-(1/f)
Звідси для модуля фокусної відстані одержимо: F=(fd)/(d-f) .
Хід роботи:
1. За допомогою збиральної лінзи отримайте на екрані дійсне зображення предмету або джерела світла.
Рис.2 Дійсне зображення щілини у вигляді літери "F" на екрані.
2. Визначте відстані між джерелом світла і збиральною лінзою d та між збиральною лінзою і екраном f.
3. Використовуючи формулу тонкої лінзи визначте фокусну відстань F та оптичну силу D збиральної лінзи.
4. Між збиральною лінзою і екраном встановіть розсіювальну лінзу. Виміряйте відстань f від екрана до розсіювальної лінзи.
Рис.3 Встановлена розсіювальна лінза між збиральною лінзою та екраном
5. Відсовуючи екран від розсіювальної лінзи, знов отримайте на екрані чітке зображення нитки лампи (або щілини). Виміряйте відстань d від екрана до розсіювальної лінзи.
6. Обчисліть фокусну відстань F та оптичну силу D розсіювальної лінзи.
7. Повторіть вправи, описані в пунктах 2-4 три-чотири рази . Результати вимірювань занесіть у створену Вами таблицю.
8. Запишіть результати вимірювань та оцініть похибки вимірювань.
9. Обчисліть відповідні похибки.
10. Дайте відповіді на контрольні запитання.
11. Відпочивайте! :-)
No Тип лінзи d f F D
1
2
...
Якщо Ви не маєте можливості виконати роботу самостійно, скористайтесь даними з відео, що розташоване нижче контрольних запитань:
Контрольні запитання:
1. Доведіть справедливість формули тонкої лінзи.
2. Чи буде залежати точність визначення фокусної відстані лінзи від значення самої фокусної відстані? Відповідь поясніть!
3. Чому не можна визначити фокусну відстань розсіювальної лінзи тим же методом, яким визначається фокусна відстань збиральної лінзи?
4. В яких випадках не можна використовувати формулу тонкої лінзи? Наведіть приклади.
5. Підтвердьте або спростуйте твердження: "Так як оптична сила лінзи та її фокусна відстань - величини оберненопропорційні, то чим точніше ми визначаємо одну величину, тим гіршою стає точність визначення іншої".