Определите фокусное расстояние второй тонкой линзы методом замещения.

4.2.1. Установите экран на максимально возможном расстоянии от предмета (L= 130 см).

4.2.2. Перемещая линзу, получите сначала резкое увеличенное изображение предмета на экране В ¢ А ¢. Измерьте расстояние от линзы до предмета –а_{1 .}. (Рис.12а).

4.2.3. Оцените погрешность определения отрезка –а₁. Для этого измерьте, при каком смещении линзы наблюдаемое на экране изображение предмета можно еще считать достаточно резким. Величина этого смещения и является погрешностью da₁.

4.2.4. Не меняя положение экрана и перемещая линзу, получите резкое уменьшенное изображение предмета на экране (Рис.12б), измерьте отрезок –а₂ и оцените погрешность da₂. Данные занесите в таблицу 2.

4.2.5. Уменьшая расстояние от предмета до экрана L последовательно на 10 см, проделайте предыдущие пункты работы 4.2.1…4.2.4 еще два раза. Данные заносите в таблицу 2.

Таблица 2

	Измеряемые величины	Результаты вычислений
L,см	dL,см	-a1, см	-a2,см	da1,cм	da2, см	l,см	dl,см	f¢,см	df¢,см
Среднее значение:

 

Вычисления делаются на компьютере

 

4.2.6. Вычислите величину смещения линзы l и погрешность определения этого смещения dl по формулам:

l =│a₂│–│а₁ │, dl=da₁ + da₂. (25)

4.2.7. Рассчитайте фокусное расстояние тонкой линзы по формуле (16), а погрешность определения фокусного расстояния по формуле (17).

Измерьте фокусное расстояние оптической системы, состоящей из двух линз.

4.3.1. При измерениях расстояние между линзами должно оставаться неизменным. Расстояние между линзами в этой системе определяется одним из вкладышей. Вкладыш поместите между рейтерами линз.

4.3.2. Занесите в таблицу 3 размеры предмета y (указаны в пункте 3.1.), погрешность определения размеров предмета dy и погрешность определения расстояния от оптической системы до предмета - da.

 

Таблица 3

y, см	dy, см	da, см
	0.01

 

4.3.3. Установите оптическую систему на расстоянии 10…12 см от предмета и, перемещая экран из его максимального удаления, получите резкое действительное изображение предмета (Рис.13а).

4.3.4. Измерьте величину отрезка -а от оптической системы до предмета и размеры изображения предмета -у ¢. Погрешность dy ¢ принимается равной половине цены деления линейки, с помощью которой проводятся измерения. Данные занесите в таблицу 4.

4.3.5. Удаляя оптическую систему от предмета каждый раз на (2…3) см и перемещая экран до получения изображения, проделайте пункт 4.3.4 пять раз (значение –y¢ уменьшается при увеличении расстояния –а) (Рис. 13б).

Таблица 4

Измеряемые величины	Результаты вычислений
		-а, см	-у¢‚ см	dy¢,см	f, см	df,см

 

4.3.6. Используя данные измерений из таблицы 4, заполните таблицу 5. Величину смещения оптической системы из одного положения в другое х находите по формуле х = / а ₂ / – / а₁ /.гдев качестве –а₁ выбираем результат 1-го измерения в таблице 4, а в качестве -а₂ результаты 2, 3, 4 и 5 измерений. Из этих же строк аналогичным образом выберите значения -у₁ ¢и -y₂¢. Расчетыf¢иdf¢проводите по формулам (23), (24).

Таблица 5

	-а1,см	-а2,см	х, см	-у1¢,см	-y2¢‚ см	f¢, см	df¢‚см

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

5.1. Какую оптическую систему называют идеальной?

5. 2. Что такое линейное, угловое и продольное увеличение оптической системы?

5.3. Что такое передний и задний фокусы оптической системы?

5.4. Что такое главные плоскости оптической системы? Узловые точки?

5.5. В чем суть применения метода отрезков для определения фокусного расстояния? В каких случаях он применяется?

5.6. В чем суть применения метода замещения для определения фокусного расстояния? В каких случаях он применяется?

5.7. Объясните суть метода определения фокусного расстояния центрированной оптической системы. Почему невозможно определить фокусное расстояние оптической системы, используя формулу отрезков или метод замещения?

 

ЛИТЕРАТУРА

6.1. И.В.Савельев. Курс общей физики. М. "Наука". 1982г. т.2 стр. 115-332.

6.2. Г.С.Ландсберг. Оптика. М. "Наука". 1976г. стр. 68 и далее стр. 272-301.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Законы геометрической оптики.

Закон прямолинейного распространения света.

Свет между двумя точками в однородной и изотропной среде распространяется по прямой, соединяющей указанные точки. В геометрической оптике пренебрегают нарушениями закона прямолинейного распространения света, обусловленными дифракцией света.

Закон независимости распространения световых пучков.

Отдельные пучки лучей, встречаясь и пересекаясь друг c другом, не оказывают взаимного влияния. Если несколько пучков падают на одну и ту же площадку или сходятся в одной точке, то действие этих пучков складываются. Т. е. в геометрической оптике пренебрегают интерференцией лучей.

Закон отражения света.

 

Луч падающий АО, нормаль к отражающей поверхности NО, восстановленная из точки падения О‚ и луч отраженный ОА ¢лежат в одной плоскости. Угол отражения с ¢ по абсолютной величине равен углу падения с.

с = -с ¢ (1)

Луч падающий и отраженный обратимы.

 

Закон преломления света

Луч падающий АО‚ нормаль к отражающей поверхности NО‚ восстановленная из точки падения о‚ и, луч преломленный ОА ¢,лежат в одной плоскости. Произведение показателей преломления среды на синус угла, образованного лучом с нормалью остается постоянным при переходе из одной среды в другую:

n sin с = n ¢ sin с ¢. (2)

Луч падающий и преломленный обратимы.

Закон отражения света может быть представлен как частный случай закона преломления при условии n = - n ¢, тогда sin с = - sin с ¢ или с = - с ¢.