Порядок выполнения

1. Убрать с оптической скамьи все, кроме осветителя с сеткой. Включить осветитель в сеть. Поставить на рельс держатель с собирающей линзой и закрепить его. Поставив на рельс держатель с экраном и, передвигая его вдоль скамьи, найти резкое изображение сетки осветителя. Измерить расстояние от сетки до линзы а и от линзы до изображения в, определить фокусное расстояние линзы по формуле:

. (5)

2. Поставить линзу на расстоянии  2f от сетки и найти на экране чёткое изображение сетки. Измерить расстояния a_i и b_i, восстанавливая резкое изображение и измеряя a_i и b_i заполнить таблицу. Опыт повторить 6-8 раз, каждый раз смещая немного линзу передвижением.

i	ai	bi	fi		f	Е,%

По формуле (5) найти f_i для каждой серии измерений. Найти среднее f. Задать уровень достоверности, найти абсолютную и относительную ошибки.

Упражнение 2. Определение фокусного расстояния собирающей линзы (2 способ).

Величины a и b трудно найти точно, потому что линза имеет толщину, и не ясно, откуда делать отсчет, можно воспользоваться принципом обратимости. Если расстояние от сетки до экрана больше 4f, необходимо зафиксировать положение сетки и экрана и передвигать между ними линзу. Так можно найти два положения линзы, когда на экране будет наблюдаться в одном случае увеличенное, а в другом случае уменьшенное изображение (рис. 3).

Очевидно, что эти оба случая зеркально симметричны. Нужно лишь измерить L и x. Тогда

a = b = (6)

и формула (5) переходит в формулу (7):

f = . (7)

Порядок выполнения

1. Составить схему из осветителя, экрана и собирающей линзы между ними, причем расстояние между экраном и сеткой должно быть более 4f, где f взять из первого упражнения.

2. Найти положение линзы, при котором наблюдается уменьшенное изображение сетки. Отметить это положение x₁ относительно сетки осветителя по линейке. Далее переместить линзу, не трогая при этом экран и осветитель, и найти при этом положения линзы x₁ относительно сетки осветителя, при котором наблюдается увеличенное изображение сетки. Опыт повторить 6-8 раз при неизменном положении сетки и экрана. Найти x_i и х_i.

Заполнить таблицу:

i	xi	xi’	xi-xi	 x	x
1 2 ... 8

Найти х, x.

3. Измерить L c точностью до 1-2 мм.

4. Найти f по формуле (7).

5. Вычислить абсолютную и относительную ошибки в определении величины f.

6. Сравнить и обсудить результаты 1 и 2 упражнений.

Упражнение 3. Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы.

Общая формула (2), выведенная для тонкой линзы

(8)

остается справедливой и в случае рассеивающей линзы, но если использовать действительный предмет. то при любом положении линзы относительно предмета изображение будет мнимым (рис. 4). В самом деле: предмет действительный, значит, х 0, линза рассеивающая, значит, f 0, тогда из формулы (8) следует, что х 0, т.е. изображение мнимое.

Заметим однако, что если 0 х f, то х 0 . Физически это означает, что если предмет P мнимый и находится справа от рассеивающей линзы на расстоянии меньшем, чем фокусное, то изображение P^’ станет действительным (рис. 5). Отсюда и следует суть метода измерений (рис. 6). С помощью собирающей линзы создается действительное изображение P предмета P; рассеивающую линзу располагают так, чтобы она была левее этого изображения P, тогда изображение P, создаваемое собирающей линзой, можно рассматривать как мнимый предмет; рассеивающая линза создает действительное изображение P мнимого предмета P.