- •Способ 1. Определение фокусного расстояния линзы по расстоянию предмете и его изображения от линзы.
- •Способ 2. Определение фокусного расстояния линзы по величине предмета и его изображения и по расстоянию последнего от линзы.
- •Способ 3. Определение фокусного расстояния линзы по величине перемещения линзы (формула Бесселя).
- •Упражнение 2. Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы.
- •Вопросы и задания для подготовки к лабораторной работе №1 Тема: “Геометрическая оптика”
Упражнение 2. Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы.
Описание установки: укрепленные на ползунках рассеивающая и собирательная линзы, экран и осветитель размещают вдоль оптической скамьи и устанавливают согласно тем же правилам, как и в упражнении 1.
Измерение фокусного расстояния рассеивающей линзы производится способом «Определение фокусного расстояния линзы по расстоянию предмете и его изображение от линзы.
Если на пути лучей, выходящих из точки А и сходящихся в точке D после преломления в собирательной линзе В (рис.2) поставить рассеивающую линзу С так, чтобы расстояние CD было меньше ее фокусного расстояния, то изображение точки А удалится от линзы В. Пусть, например, оно переместится в точку Е. В силу оптического принципа взаимности мы можем теперь мысленно рассмотреть лучи света, распространяющиеся из точки E в обратную сторону. Тогда точка D будет мнимым изображением точки Е после прохождения лучей через рассеивающую линзу С. Обозначим расстояние ЕС буквой a, DC – через b и замечая, что f и b имеют отрицательные знаки, получим согласно формуле (1):
(5) или (6)
Измерения: на оптической скамье размещают осветитель, собирающую линзу я экран. Передвигая экран, получают на нем изображение стрелки. Сделав отсчет этого положения экрана, сдвигают экран в сторону и вновь находят изображение стрелки. Таких установок и отсчетов делают несколько и берут из них среднее арифметическое. Это дает положение точки D (рис. 2).
Отодвинув экран, ставят на скамью между найденными выше положением экрана н собирательной линзой исследуемую линзу и вновь находят отчетливое изображение стрелки. Отсчитывают по шкале положение линзы (или экрана) и сдвигают ее (или экран). Повторяют установку и отсчеты несколько раз, из полученных результатов берут среднее.
Отыскав несколько раз второе положение экрана (точку E), находят расстояние ЕС и DC и вычисляют фокусное расстояние по формуле (б). Прежде, чем приступить к тщательному нахождению первого положения экрана (точка D), рекомендуется убедиться, получится ли при данном расположении приборов отчетливое действительное изображение объекта при одновременной постановке обеих линз.
Вопросы и задания для подготовки к лабораторной работе №1 Тема: “Геометрическая оптика”
Что такое зеркала? Линзы тонкие и толстые.
Что такое зеркала? Плоские, вогнутые, выпуклые зеркала.
Линзы собирающие (3 типа), рассеивающие (3 типа). Уметь рисовать все эти линзы (в разрезе). Критерии того, что данная линза будет в окружении воздуха собирать или рассеивать свет (в зависимости от толщины линзы в центре и по краям).
Какие характерные лучи используются для построения изображений с помощью линз и зеркал?
Уметь делать построения изображений с помощью собирающих и рассеивающих линз при различных положениях предмета на главной оптической оси (между линзой и фокусом в фокусе, между фокусом и двойным фокусом и двойным фокусом, между двойным фокусом и бесконечностью).
То же, но с помощью вогнутого и выпуклого зеркал.
Классификация изображений на увеличенное или уменьшенное, прямое или обратное, действительное или мнимое. Знать в каких конкретных случаях будет иметь место тот или иной характер изображения. Например, изображение, получаемое с помощью собирающей линзы, будет мнимым только тогда, когда сам предмет расположен между линзой и её фокусом.
Четко знать основные понятия: оптическая ось (главная, побочная), оптический центр линзы, фокус линзы (его свойство). Фокусное расстояние, Фокальная плоскость, оптическая сила линзы, зеркала, её единицы измерения.
Четко знать формулы линзы, зеркала, уметь в любом случае правильно записывать знаки входящих в них алгебраических величин.
От чего зависит оптическая сила линзы? Для каких линз оптическая сила положительна, для каких отрицательна?
Как изменяются свойства линзы, если окружающая среда (обычно воздух) будет заменена другой, с показателем преломления n большим, чем у воздуха. Например, если собирающую линзу поместить в сероуглерод, показатель преломления которого больше, чем у самой линзы, будет ли линза по-прежнему собирающей, или нет? При анализе таких случаев опираться на формулу, определяющую величину и знак оптической силы линзы, показателя преломления окружающей среды.
Какими недостатками обладают линзы.
Четко знать содержание и суть всех опытов работы, уметь рисовать ход лучей в этих случаях.