2. Ход работы.
1. Измерить диаметр шарика штангенциркулем.
2. Определить длину математического маятника. Она складывается из длины нити и радиуса шарика. Длина нити записана: LМ=lн+rш
3. Толкнуть маятник так, чтобы амплитуда колебаний была невелика (порядок нескольких сантиметров). Измерить с помощью секундомера время 30-40 полных колебаний.
4. Вычислить период полного колебания Т.
5. По формуле (2) вычислить ускорение свободного падения. Все вычисления занести в таблицу:
ТАБЛИЦА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И ВЫЧИСЛЕНИЙ
Длина маятника |
Число колебаний |
Время колебаний |
Период колебаний |
Ускорение свободного падения |
Погрешность измерений |
|||
L |
n |
t |
Т |
g |
gср |
g |
gср |
|
м |
|
с |
с |
м/с2 |
м/с2 |
м/с2 |
м/с2 |
% |
Примечание: а) измерения производить с наибольшей точностью.
б) все записи показывать преподавателю
6. По работе составить отчет. В отчете указать абсолютную и относительную погрешность, допущенные при определении Т.38
7. Сделать вывод о проделанной работе.39
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПЕРВОГО УРОВНЯ.
1. Что такое маятник? Какой маятник называется математическим?
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ВТОРОГО УРОВНЯ.
2. Нарисуйте схему математического маятника, иллюстрирующий процесс свободных колебаний, и опишите его.
3. Докажите, что свободные колебания математического маятника являются гармоническими?
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ТРЕТЬЕГО УРОВНЯ.
4. Получите формулу Гюйгенса для определения малых собственных колебаний математического маятника.
5. Как определить с помощью математического маятника ускорение свободного падения?
Лабораторная работа № 19.
Определение фокусного расстояния линзы.
Приборы и принадлежности, используемые в работе:
Источник света - лампочка на 6 Вт.
Предмет-колпачок с буквой.
Линза, фокусное расстояние которой нужно определить.
Экран из матового стекла.
Цель работы:
Научиться определять фокусное расстояние линзы.
1. Теоретическое введение.
Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями. Если толщина самой линзы мала по сравнению с радиусами кривизны сферических поверхностей, то линзу называют тонкой.
Линзы входят в состав практически всех оптических приборов. Линзы бывают собирающими и рассеивающими. Собирающая линза в середине толще, чем у краев, рассеивающая линза, наоборот, в средней части тоньше (рис. 1).
Рисунок 1
Собирающие (а) и рассеивающие (b) линзы и их
условные обозначения.
Прямая, проходящая через центры кривизны O1 и О2 сферических поверхностей, называется главной оптической осью линзы. В случае тонких линз можно приближенно считать, что главная оптическая ось пересекается с линзой в одной точке, которую принято называть оптическим центром линзы О. Луч света проходит через оптический центр линзы, не отклоняясь от первоначального направления. Все прямые, проходящие через оптический центр, называются побочными оптическими осями. Если на линзу направить пучок лучей, параллельных главной оптической оси, то после прохождения через линзу лучи (или их продолжения) соберутся в одной точке F, которая называется главным фокусом линзы. У тонкой линзы имеются два главных фокуса, симметрично расположенных относительно линзы на главной оптической оси. У собирающих линз фокусы действительные, у рассеивающих - мнимые. Пучки лучей, параллельных одной из побочных оптических осей, также фокусируются после прохождения через линзу в точку F', которая расположена при пересечении побочной оси с фокальной плоскостью Ф, то есть плоскостью перпендикулярной главной оптической оси и проходящей через главный фокус (рис. 2). Расстояние между оптическим центром линзы О и главным фокусом F называется фокусным расстоянием. Оно обозначается той же буквой F.
Рисунок 2
Преломление параллельного пучка лучей в собирающей (а) и рассеивающей (b) линзах. Точки O1 и О2 - центры сферических поверхностей, O1Ог - главная оптическая ось, О - оптический центр, F - главный фокус, F' - побочный фокус, О F' - побочная оптическая ось, Ф - фокальная плоскость.
Основное свойство линз - способность давать изображения предметов. Изображения бывают прямыми и перевернутыми, действительными и мнимыми, увеличенными и уменьшенными. Примеры построений представлены на рис. 3 и 4.
I
Рисунок 3.
Построение изображения в собирающей линзе.
Рисунок 4.
Построение изображения в рассеивающей линзе.
Изображения можно также рассчитать с помощью формулы тонкой линзы. Если расстояние от предмета до линзы обозначить через d, а расстояние от линзы до изображения через f то формулу тонкой линзы можно записать в виде:
Величину D, обратную фокусному расстоянию, называют оптической силой линзы. Единица измерения оптической силы является 1 диоптрия (дптр). Диоптрия — оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1м:
1 дптр = м -1.
В зависимости от положения предмета по отношению к линзе изменяются линейные размеры изображения. Линейным увеличением линзы Г называют отношение линейных размеров изображения h' и предмета h. Величине h', как и в случае сферического зеркала, удобно приписывать знаки плюс или минус в зависимости от того, является изображение прямым или перевернутым. Величина h всегда считается положительной. Поэтому для прямых изображений Г > 0, для перевернутых Г < 0.
