Лабораторна робота №8: “Визначення фокусної відстані та оптичної сили тонкої лінзи”.

Мета: навчитися отримувати зменшені зображення предметів за допомогою збиральної лінзи, через геометричні побудови визначати оптичну силу лінзи, користуватися формулою лінзи.

Прилади і матеріали: збиральна лінза на підставці; свічка; білий екран; вимірювальна лінійка.

Небезпечні фактори:

1. Опіки вогнем.

2. Пошкодження цілісності шкіри гострими предметами (склом з металевою оправою).

Застереження:

Ø Скло має властивості крихкості, легко ламається й тріскає при ударах й різких змінах температур.

Ø Папір легко займається від полум’я сірника.

 

З правилами техніки безпеки ознайомлений (-а) ____________________

^{(підпис студента)}

 

Хід роботи

1. Одержати на екрані чітке зменшене зображення джерела світла.

2. Виміряти в метрах відстань d від джерела світла до лінзи та відстань f від лінзи до екрана.

3. Побудовою знайдіть положення головних фокусів лінзи і визначте фокусну відстань лінзи та її оптичну силу.

4. Визначте фокусну відстань F та оптичну силу D лінзи за формулою тонкої лінзи D=1/F=1/f+1/d. При визначенні оптичної сили лінзи фокусну (і всі інші) відстань слід брати в метрах, лише тоді оптичну силу можна визначити у діоптріях.

5. Одержати на екрані збільшене зображення джерела світла і виконати всі дії, що описані в пунктах 1 – 4.

6. Встановити, де необхідно розташувати джерело світла, щоб на екрані було його зображення такого самого розміру, як і джерело. Перевірити свій висновок на досліді. ([2] дає це завдання інакше. Виміряйте фокусну відстань лінзи по-іншому. Рухайте джерело світла так, щоб на екран утворилося зображення, рівне за величиною предметові. Намагайтеся отримати чітке зображення. У цьому випадку джерело розміщене на подвійній фокусній відстані. Виміряйте відстань від лінзи до зображення і предмета, порівняйте ці відстані та визначте фокусну відстань лінзи. Знайдіть оптичну силу лінзи).

 

№	Відстань від джерела до лінзи d, м	Відстань від лінзи до екрана f, м	Фокусна відстань F, м	Оптична сила D, дптр

 

Зробіть висновок щодо умов отримання за допомогою лінзи різних за величиною зобрань предмета. Що могло вплинути на точність визначення фокусної відстані?

Додаткове завдання

Визначте збільшення лінзи при використанні її як збільшуваного скла.

Виконати лабораторну роботу можна і в домашніх умовах, використовуючи лінзу (лупа, лінза із старої проекційної апаратури чи окулярів) та свічку (або інше джерело світла). При роботі зі свічкою будь обережним, виконуй роботу при нагляді дорослих!

Збиральну лінзу ви можете виготовити самостійно і перевірити її у дії. Для цього вам потрібно використати гребінець, ліхтарик, склянку з водою та краплину молока.

Як отримати паралельні промені за допомогою гребінця ви уже знаєте. Направте їх на центр склянки з водою. Подивіться на хід променів зверху. Щоб краще було видно, як заломлюються промені у склянці крапніть у воду молока. Можеш спробувати визначити фокусну відстань та оптичну силу своєї «лінзи».

 

Контрольні запитання

1. Як називається точка, у якій зберуться промені, що йдуть від сонця, після заломлення в лінзі? (вважайте ці промені паралельними.)

2. Як визначити оптичну силу лінз окулярів, які прилади для цього знадобляться?

3. Якщо вдалося отримати дійсне зображення сонця на паперовому аркуші, то лінза опукла чи ввігнута?

4. Чи можна обмацавши окуляри встановити збиральна в них лінзи чи розсіювальна?

5. Якщо власник окулярів є короткозорим, то які линзи стоять в його окулярах?

6. Якщо власник окулярів є далекозорий. то які линзи стоять в його окулярах?

Література

1. Жданов Л.С. Підручник з фізики для середніх спеціальних навчальних закладів. – Київ.: Вища школа. Головне вид-во, 1979. – мова укр. – 568 с. (стор. 370-382)

Розрахунки

Висновок: __________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ______________________________________________________________ _____________________________________________________________

Рецензія викладача:________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________

Оцінка: ____________ Підпис: ___________________

Лабораторна робота №9: “Визначення довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки”

Мета роботи: Визначити довжину світлової хвилі по положенню головних максимумів в дифракційному спектрі першого порядку.

Прилади і матеріали: електрична лампа з прямою ниткою розжарення; вимірювальна установка з лінійкою 1мм/под. та екраном з поділками; дифракційна решітка (1/100).

Небезпечні фактори:

1. Пошкодження цілісності шкіри шматочком скла.

2. Пошкодження цілісності шкіри гострими предметами (з дерева та металу).

Застереження:

Ø Скло має властивості крихкості, легко ламається й тріскає при ударах й різких змінах температур.

Ø Недостатня фіксація складових приладу сприяє тілесним пошкодженням.

 

З правилами техніки безпеки ознайомлений (-а) ____________________

^{(підпис студента)}

Хід роботи:

1. Розгляньте дифракційну решітку і визначте іі період d за формулою

, де N = 100.

2. Помістіть дифракційну решітку у рамку 1 приладу і закріпіть його в підставці 5 підіймального столика 4, рис.

 

3. Дивлячись крізь дифракційну решітку, спрямуйте прилад на джерело світла так, щоб його було видно через вузьку прицільну щілину щитка 3. При цьому по обидва боки екрану на лінійці видно дифракційні спект­ри кількох порядків. У випадку похилого положення спектрів поверніть решітку на певний кут до усунення перекосу.

4. За шкалою визначіть положення середин кольорових смуг l у спектрах першого порядку, рис.1. Вимірювання l проведіть для смуг відповідного кольору ліворуч і праворуч та знайдіть середні значення відстаней. Результати запишіть в таблицю 1.

5. Визначіть за допомогою лінійки 2 відстань від дифракційної решітки до шкали рухомого екрана L.

Таблиця 1

Номер досліду	Період дифракційної решітки d, м	Порядок спектра, n	Відстань від дифракційної решітки до екрану L, м	Видимі границі спектра зелених променів	Видимі границі спектра червоних променів	Довжина світлової хвилі
Зліва lл, м	Справа lп, м	Середня lср, м	Зліва lл, м	Справа lп, м	Середня lср, м	Зелені промені λз, нм	Червоні промені λч, нм

 

6. Довжину світлової хвилі можна знайти з рівняння

.

Так як порядок дифракційного спектру k = 1, то , і розрахункова формула матиме вигляд

.

7. Розрахуйте довжини хвиль для червоного і зеленого кольорів і запишіть їх в таблицю 1.

8. Повторіть вимірювання для другого дифракційного порядку. Порівняйте отримані результати.

9. Направте на дифракційну решітку промінь монохроматичного світла від лазерної указки. Отримайте дифракційну картину. Запишіть чим відрізняється ця картина від попередньої. Зробіть аналогічні попереднім завданням вимірювання і знайдіть довжину хвилі лазерного випромінювання.

10. Зробіть висновок.

 

Контрольні запитання

1. Чому нулевий максимум дифракційного спектру білого кольору – біла лінія, максимуми вищих порядків – набір кольорових ліній?

2. Чому максимуми розміщуються як зліва так і справа від нульового максимуму?

3. Який вид має інтерференційна картина у випадку монохро-матичного світла?

4. Яке значення має ширина і число щілин дифракційної решітки?

5. Чому рівна різниця ходу зелених променів (λ=490 нм) для максимуму зелених променів в дифракційному спектрі.

Література

1. Жданов Л.С. Підручник з фізики для середніх спеціальних навчальних закладів. – Київ.: Вища школа. Головне вид-во, 1979. – мова укр. – 568 с. (стор. 402-410)

2. Гончаренко С.У.Фізика: проб. навч. пос. для 11кл. шк. ІІІ ступ., гімназій і ліцеїв. – К.: Освіта, 1995. – 287 с. (с.118-123)

Розрахунки