Содержание

Содержание 1

Часть VIII. Волновая оптика 3

ОпределениЕ фокусного расстояния 3

собирающей и рассеивающей линз 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРА ПРИ ПОМОЩИ 10

ФОТОМЕТРА ПУЛЬФРИХА И ФОТОЭЛЕКТРОКОЛОРИМЕТРА 10

ФЭК-56 10

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ И 20

ДИСПЕРСИИ ЖИДКОСТИ РЕФРАКТОМЕТРОМ ИРФ-23 20

ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРОВ ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ПОМОЩИ МОНОХРОМАТОРА УМ-2 34

43

Изучение характеристик спектральной призмы 43

с помощью гониометра 43

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИН ВОЛН С ПОМОЩЬЮ ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ 52

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ВРАЩЕНИЯ И КОНЦЕНТРАЦИИ 59

ОПТИЧЕСКИ АКТИВНОГО РАСТВОРА ПРИ ПОМОЩИ ПОЛЯРИМЕТРА 59

ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ СВЕТА ОТ УЗКОЙ ЩЕЛИ 76

Часть IX. Квантовая оптика 88

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ СТЕФАНА-БОЛЬЦМАНА С ПОМОЩЬЮ ОПТИЧЕСКОГО ПИРОМЕТРА 88

ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОЭЛЕМЕНТА 97

Часть X. Квантовая механика и ядерная физика 112

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ ОПТИЧЕСКОГО 112

КВАНТОВОГО ГНЕРАТОРА С ПОМОЩЬЮ ЯВЛЕНИЯ ДИФРАКЦИИ 112

ИССЛЕДОВАНИЕ проникающей способности β-частиц и Определение их максимальной энергии 123

Приложения 133

ИЗМЕРЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 133

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ И РАЗМЕРНОСТИ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 160

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ 174

ОБ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРАХ 174

Часть VIII. Волновая оптика

ОпределениЕ фокусного расстояния

собирающей и рассеивающей линз

Цель работы:определить фокусное расстояние собирающей и рассеивающей линз.

Приборы и принадлежности: оптическая скамья, собирающая и рассеивающая линзы, осветитель, экран с нанесенной меткой (предмет), миллиметровая шкала.

Теоретическое введение

Прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями, называется линзой. Прямая, проходящая через центры сферических поверхностей, называется главной оптической осью линзы. Если толщина линзы пренебрежимо мала по сравнению с радиусами кривизны ее поверхностейR₁ и R₂ и расстоянием от предмета до линзы a, то линзу называют тонкой. Точка С (рис.1) – оптический центр линзы. Лучи света проходят через оптический центр линзы без преломления. Прямые, проходящие через оптический центр линзы, называются оптическими осями линзы. Оптическая ось, проходящая через центры сферических поверхностей линзы, называется главной оптической осью. Лучи, идущие параллельно главной оптической оси, после преломления в линзе собираются в точке, называемой фокусом линзы (рис.1). Очевидно, что у линзы имеется два фокуса (передний и задний). Рассеивающая линза обладает мнимыми фокусами. Расстояние между фокусом и оптическим центром линзы называется фокусным расстоянием f. Величина, обратная фокусному расстоянию, называется оптической силой линзы D. Оптическая сила линзы измеряется в диоптриях (1Дптр=1м^-1) и для тонкой линзы вычисляется по формуле:

, (1)

где n_л - абсолютный показатель преломления линзы,

n_ср -абсолютный показатель преломления среды,

R₁ и R₂- радиусы кривизны линзы.

Знак правой части формулы определяет оптические свойства линзы. При положительной правой части линза является собирающей, при отрицательной – рассеивающей. Формула тонкой линзы может быть записана в виде:

, (2)

где f – фокусное расстояние, a - расстояние от предмета до линзы, b -расстояние от изображения до линзы.

Условились, что b>0, если изображение действительное, иb<0, если изображение мнимое, а такжеf>0, если линза собирающая, иf<0, если линза рассеивающая.

Для построения изображения в линзе используют лучи, ход которых известен (рис.2).

1. Луч, параллельный главной оптической оси, после преломления в линзе проходит через фокус.

2. Луч, идущий через центр линзы, не меняет своего направления.

3. Луч, идущий через фокус, после преломления идет параллельно главной оптической оси. Для построения изображения можно использовать любые два луча.

Линейным увеличением предмета в тонкой линзе называется отношение линейных размеров изображения и предмета. Из подобия треугольников ABC иA′B′Cследует, что

,

На рис.3 даны примеры построения изображения предметов в различных линзах (пунктиром показано построение мнимого изображения предмета).

Описание установки

Рис. 3. Примеры построения изображения в тонких линзах

Для определения главного фокусного расстояния линзы используют простую установку, состоящую из оптической скамьи, снабженной миллиметровой шкалой, исследуемой линзы, предмета (освещенного лампой матового стекла с нанесенной на него меткой) и экрана, которые могут перемещаться вдоль скамьи.

Порядок выполнения работы.

I часть. Определение фокусного расстояния собирающей линзы.

1. Расположить приборы на оптической скамье так, чтобы линза находилась между предметом и экраном. Экран поместить на возможно большем расстоянии от предмета.

2. Перемещая линзу вдоль скамьи, найти отчетливое изображения предмета АВ на экране и отметить по шкале расстояния a и b.

3. Меняя положение экрана и линзы, повторить измерения пять раз, полученные значения занести в таблицу результатов измерений.

4. По формуле для каждого опыта вычислить фокусное расстояние собирающей линзы.

5. Вычислить приближенное значение f, абсолютную и относительную погрешности методом Стьюдента. Окончательный результат записать в виде f=f_прf

6. Вычислить оптическую силу линзы

Таблица 1

Результаты измерений для собирающей линзы.

№ п/п	a	b	f	fпр	f
1 2 3 4 5

II часть. Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы.

1. Расположить на оптической скамье предмет, собирающую линзу и экран.

2. Измерить по шкале положение экрана, соответствующее резкому изображению предмета. Обозначить его точкой D (см. рис. 4).

3. Между собирающей линзой L₁ и точкой D поместить рассеивающую линзу L₂. Перемещением экрана добиться резкого изображения предмета; это положение обозначено точкой Е. Если принять, что для линзы L₁ предметом является изображение в плоскости, проходящей через точку Е, то EC=a и DC=b.

4. П

   Рис. 4. Оптическая схема для определения фокусного расстояния рассеивающей линзы.

   овторить измерения пять раз для разных положений линзы и экрана и полученные результаты занести в таблицу, аналогичную предыдущей.

5. По формуле (2) с учетом знаков b и f вычислить фокусное расстояние рассеивающей линзы L₂ для каждого опыта.

6. Из полученных значений f вычислить приближенное значение, абсолютную и относительную ошибки. Окончательный результат записать в виде: f=f_прf

7. Вычислить оптическую силу линзы .