В.И. Крахоткин

____________________________________________________________________

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра физики

Крахоткин В.И.

Оптика

Студента ____курса _______группы

________________________________

Ставрополь 2009

Работа 1 определение фокусного расстояния и оптической силы собирающей и рассеивающей линз

Цель работы: определение фокусного расстояния и оптической силы собирающей и рассеивающей линз.

Принадлежности: оптическая скамья, собирающая и рассеивающая линзы.

Контрольные вопросы.

1. Что называется тонкой линзой?

2. Общая формула линзы.

3. Запишите формулу тонкой линзы.

3. Что называется оптической силой линзы?

4. С помощью каких лучей можно построить изображение предмета в линзе?

5. Как определяется оптическая сила системы линз?

6. Аберрации линз.

Выполнение работы.

В данной работе все измерения производятся на оптической скамье, вдоль которой скользят рейтеры с линзой, экраном и осветителем. Отсчет расстояний между деталями оптической скамьи производится по указателям на основании рейтеров.

Задание 1. Определение фокусного расстояния собирающей линзы.

Способ 1. Фокусное расстояние тонкой собирающей линзы можно определить из формулы линзы , измеряя на опыте расстояния d и f.

В этом случае осветитель и экран помещают на некотором расстоянии , при котором линза, помещенная между ними, дает два четких изображения (увеличенное и уменьшенное). Измеряя d и f в каждом случае, по формуле линзы определяют фокусное расстояние.

С пособ 2. В описанном выше способе оказывается существенным, чтобы указатель на рейтере линзы соответствовал ее середине, что трудно осуществить на опыте. Рассмотрим способ, при котором положение указателя не сказывается на результате измерений.

Пусть, как и в первом случае , при этом на экране можно получить два изображения предмета (рис.1) увеличенное ( ) и уменьшенное ( ). Расстояние, на которое нужно при этом сместить линзу, обозначим через .

Из соображений симметрии ясно, что . Поскольку , а расстояние между двумя положениями линзы

. 1.1

Тогда и подставляя в формулу линзы, получим: отсюда .

Решая это квадратное уравнение, найдем, что , .

Подставляя найденные значения в 1.1 получим, что .

Отсюда следует, что

. 2.1

Перемещая линзу между осветителем и экраном получите четкое увеличенное изображение источника света. Перемещая линзу к экрану получите четкое уменьшенное изображение источника и измерьте расстояние , на которое смещается при этом линза.

По формуле 2.1 рассчитайте фокусное расстояние линзы. Сравните полученные результаты. Зная фокусное расстояние линзы определите ее оптическую силу.

Задание 2. Определение фокусного расстояния и оптической силы рассеивающей линзы.

Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы затрудняется тем, что изображение действительного источника света получается мнимым и поэтому не может быть непосредственно измерено. Использую положительную линзу можно устранить эту трудность. Если рассеивающую линзу расположить вплотную к собирающей, то получится система линз. Оптическая сила системы линз . Если оптическая сила рассеивающей линзы по модулю меньше чем оптическая сила собирающей линзы, то система линз будет иметь положительную оптическую силу. Следовательно, фокусное расстояние системы линз может быть определено способами, описанными в задании 1. Зная оптическую силу собирающей линзы и системы линз можно найти оптическую силу и фокусное расстояние рассеивающей линзы.

Таблица 1.

Линза	Изображение	, м	, м	, м	,	, м	,	, м	, м	, м	, м
Собирающая линза	увеличенное
	уменьшенное
Система линз	увеличенное
	уменьшенное
Рассеивающая линза

Решить задачи.

1. Отношение радиусов кривизны поверхностей стеклянной ( ) выпукло-вогнутой линзы равно 2. При каком радиусе выпуклой поверхности оптическая сила линзы будет равна 10 дптр?

2. Фокусное расстояние собирающей стеклянной ( ) линзы в воздухе равно 10 см. Чему будет равно фокусное расстояние этой линзы в воде ( )?

3. Расстояние между предметом и экраном равно 80 см. Линза с фокусным расстоянием 15 см, расположенная между предметом и экраном, дает увеличенное изображение предмета. На какое расстояние следует переместить линзу, чтобы получить четкое уменьшенное изображение предмета?