- •Предисловие
- •Лабораторная работа № 1 Определение показателей преломления жидкостей и твердых тел
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 Сферические линзы
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 Изучение микроскопа
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 Определение длины световой волны с помощью бипризмы Френеля
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5 Кольца Ньютона
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 Интерферометр Линника
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 7 Дифракция света на круглом отверстии
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Способ 1
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 8 Дифракционная решетка
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9 Проверка закона Малюса. Определение концентрации раствора сахара в воде с помощью поляриметра
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 10 Изучение дисперсии света в стекле с помощью призмы
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11 Определение постоянной Стефана–Больцмана
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12 Изучение внешнего фотоэффекта
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 13 Спектры испускания и поглощения
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 14 Изучение спектра водорода
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 15 Изучение свойств радиоактивных излучений
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемая литература
- •Табличные значения некоторых физических величин
- •Оглавление
- •Часть III
- •655017, Г. Абакан, пр. Ленина, 94
Описание экспериментальной установки
Установка собрана на оптической скамье. Источником света служит осветитель, а предметом, изображение которого получается при помощи линз, – стеклянная пластинка с нанесенной на нее сеткой. По оптической скамье могут перемещаться исследуемые линзы и экран, необходимые расстояния измеряются с помощью сантиметровой шкалы.
Измерения и обработка результатов
Упражнение 1. Изучение влияния диафрагмы на качество изображения, даваемого линзой.
Получите с помощью собирающей линзы достаточно большого диаметра (8 – 15 см) увеличенное изображение нити накала лампы на удаленном экране. Перед линзой установите диафрагму с плавно регулируемым диаметром отверстия и проследите, как изменяется качество изображения нити накала на экране при изменении ширины светового пучка, падающего на линзу.
Результаты наблюдения опишите и объясните, каковы причины происходящих изменений в изображении предмета в данном опыте.
Упражнение 2. Проверка справедливости формулы тонкой линзы.
Перепишем формулу (1) в виде
. (2)
Таким образом, 1/b является линейной функцией 1/a. Справедливость этой зависимости для собирающей линзы, используемой в данной лабораторной работе, легко проверить. Для этого получите с помощью собирающей линзы действительные изображения предмета (увеличенные и уменьшенные) при различных расстояниях от предмета до экрана. В каждом случае (их должно быть не менее 10) определите соответствующие отрезки а и b и вычислите 1/a и 1/b. Результаты измерений и вычислений сведите в табл. 1.
Таблица 1
№ |
a |
b |
1/a |
1/b |
f |
Δf |
|
|
|
|
|
|
|
Постройте график зависимости 1/b от 1/a. Найдите значение фокусного расстояния линзы, используя экстраполяцию графика к значениям (1/a)=0 и (1/b)=0. Оцените погрешность (Δf) измерения.
Возможна обработка результатов на компьютере методом наименьших квадратов с выводом графика на печать с помощью принтера. В этом случае не требуется вычислять 1/a и 1/b.
Упражнение 3. Определение фокусного расстояния по перемещению линзы.
Если установить экран на оптической скамье на расстоянии L>4f от предмета, то всегда найдутся два положения собирающей линзы, при которых на экране получаются отчетливые изображения предмета (сетки). При одном положении изображение сетки будет увеличенным, а при другом – уменьшенным.
Пусть l – расстояние между двумя положениями линзы. Не сложно показать, что отрезки L, l и фокусное расстояние линзы f связаны соотношением
. (3)
Опыт проделайте три раза. Найдите среднее значение фокусного расстояния линзы; оцените погрешность его измерения. Результаты сведите в табл. 2.
Таблица 2
-
№
L
l
f
fср
Δf
Упражнение 4. Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы с помощью собирающей линзы.
Рассмотренные выше способы определения фокусных расстояний собирающих линз непригодны для линз рассеивающих, поскольку с помощью последних получить действительное изображение предмета невозможно. Для определения фокусного расстояния рассеивающей линзы можно использовать следующий прием: получив на экране действительное изображение предмета с помощью собирающей линзы, устанавливают между этой линзой и экраном рассеивающую линзу так, чтобы изображение предмета получилось в другой, более удаленной от линз, плоскости. В этом случае изображение, сформированное собирающей линзой, можно рассматривать как мнимый предмет для линзы рассеивающей. Ситуацию иллюстрирует рис. 2.
Рис. 2
На рисунке: А – точка предмета, лежащая на главной оптической оси линз. С помощью собирающей линзы получается действительное изображение точки на экране Э1. При установке рассеивающей линзы это изображение смещается в положение экрана Э2. Из (1) для вычисления фокусного расстояния линзы получим выражение:
. (4)
В рассматриваемой ситуации принимается во внимание, что а<0.
Измерения проделайте три раза и результаты запишите в табл. 3.
Таблица 3
-
№
a
b
f
fср
Δf