Лабораторная работа 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОКУСНЫХ РАССТОЯНИЙ ЛИНЗ

Цель работы: определение фокусных расстояний собирающей и рас- сеивающей линз исходя из результатов измерений расстояний от исследуе- мых линз до предмета и его изображения.

Общие сведения

Фокусным расстоянием тонкой линзы называют расстояние между оп- тическим центром линзы и ее главным фокусом, т. е. точкой, лежащей на главной оптической оси, в которой пересекаются после преломления в линзе световые лучи, падающие на линзу параллельно главной оптической оси. Главной оптической осью называют прямую, проходящую через центры кри- визны обеих сферических поверхностей линзы.
Элементарная теория оптических стекол приводит к простым соотноше- ниям между фокусным расстоянием F линзы, расстоянием d от линзы до предмета, расстоянием f от линзы до изображения предмета, относительным

показателем преломления n материала линзы и радиусами кривизны r₁ и r₂

сферических поверхностей линзы. Для тонкой линзы (толщиной которой по сравнению с r₁ и r₂ можно пренебречь) справедливы следующие соотношения:

(1.1)

Для решения сложных оптических задач применяют оптические систе- мы, состоящие из нескольких линз, например телеобъективы, телескопы, микроскопы и т. п. Расчет хода лучей и параметров таких систем более сло- жен, чем для отдельных линз, но и в этом случае элементарный расчет про- изводят по формуле (1.1) с учетом характеристик отдельных оптических компонентов (линз) системы.

---

Экспериментальное определение фокусного расстояния линзы может быть проведено различными способами. Наиболее простой из них для соби- рающей линзы заключается в получении с помощью исследуемой линзы дей- ствительного изображения удаленного предмета на экране. Предполагая, что

лучи от удаленного светящегося предмета падают на линзу параллельным пучком, можно принять расстояние между собирающей линзой и изображе- нием светящегося предмета равным фокусному расстоянию линзы. Ошибка будет тем меньше, чем дальше от линзы будет находиться предмет.

Для определения фокусных расстояний аналогичных линз существует еще ряд способов. В данной работе применяют два из них:

1. 
   способ определения фокусного расстояния линзы путем нахождения расстояний от линзы до предмета и от линзы до изображения;
   
2. 
   способ перемещения линзы из положения, при котором на экране по- лучается увеличенное изображение предмета, в положение, при котором на экране получается уменьшенное изображение предмета, при неизменном расстоянии между предметом и изображением (рис. 1.1).
   

Рис. 1.1. Ход лучей в собирающей линзе

Рассеивающая линза не дает действительного изображения предмета на экране, поэтому для определения фокусного расстояния такой линзы исполь-

зуют оптическую систему, составленную из двух линз: исследуемой – рас- сеивающей, и вспомогательной – собирающей.
Работу выполняют на оптической скамье, вдоль которой могут пере- мещаться держатели с укрепленными на них светящимся предметом (источ- ником света), линзами и экраном. На скамье имеется миллиметровая шкала, позволяющая отсчитывать расстояния между источником света и линзами, между линзами и экраном. Светящийся предмет, линзы и экран должны быть установлены так, чтобы их центры находились на одной высоте и оптическая ось линзы была параллельна оптической скамье. Предметом служит изобра- жение стрелки на стекле окна в металлическом кожухе лампы.

Обработка результатов эксперимента

Определение фокусного расстояния собирающей линзы посредством измерения расстояний от предмета и его изображения до линзы.

Расчётные формулы:

---

---

---

Определение фокусного расстояния собирающей линзы по величине её перемещения

Расчётные формулы:
L²  l ²

F 

4L
где, L - расстояние между предметом и экраном, l -расстояние между положениями линзы, при которых на экране получаются резкие изображения предмета.

Таблица результатов

№ измерения	k1, мм	k2 , мм	l= k2 k1, мм	l  l, мм	L  L, мм	F  F, см
1	303	517	214	21020	4501	8,80,5
2	295	517	222
3	298	506	208
4	296	515	219
5	302	488	186

---

Смотрите также файлы

• Многопользовательское подключение. Вопросы Перечислите категории промежуточных устройств.pdf

• Легкореализуемые активы А.docx

• Многопользовательское подключение. Вопросы Перечислите категории промежуточных устройств.pdf

• Урок 19. 01 9 а класс Тема урока "Степени сравнения прилагательных".docx

• Структура и функции современной семьи.docx