Первый способ

2. 1. Лабораторная работа № 3
«Определение фокусного расстояния собирающей линзы»

Цель работы. Познакомиться с основами геометрической оптики, изучить способы определения фокусного расстояния собирающей линзы.

Приборы и принадлежности. Оптическая скамья, осветитель, экран, собирающая линза, предмет (штриховой рисунок на пленке).

Описание установки

Лабораторная установка для определения фокусного расстояния линзы состоит из оптической скамьи 1, осветителя 2, линзы 3, экрана 4 и предмета 5 - штрихового рисунка на прозрачной пленке (рис. 1). Оптическая скамья раздвижная. Линза и экран могут перемещаться по скамье. Осветитель излучает пучок света, который освещает предмет - штриховой рисунок на прозрачной пленке. Лучи, прошедшие через пленку, собираются линзой и дают изображение на экране. Фокусировка изображения производится перемещением линзы. Линейкой измеряют расстояния от предмета до линзы, от линзы до экрана, расстояние между предметом и экраном и перемещение линзы.

Методические указания

Фокусное расстояние тонких собирающих линз можно определить различными способами. В данной работе используется два способа: 1) по формуле линзы, 2) по двум изображениям.

Способ 1. Из формулы линзы находим фокусное расстояние

, (1)

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

Способ 2. Если расстояние между предметом и линзой превышает 4f, то всегда найдутся два положения линзы 1 и 2, при которых на экране получается отчетливое изображение предмета: увеличенное в положении 1 и уменьшенное в положении 2 (рисунок и вывод формулы приведены в приложении). В этом способе фокусное расстояние линзы рассчитывается по формуле

, (2)

где - расстояние от предмета до экрана, - расстояние между двумя положениями линзы.

Порядок выполнения работы

Первый способ

1. Включить осветитель. Убедиться, что центры линзы и осветителя находятся на одинаковой высоте, а их оптические оси совпадают. Установить расстояние между предметом и экраном около 40 - 60 см.

2. Перемещая линзу вдоль оптической скамьи, получить увеличенное изображение предмета и измерить расстояния a и b. Расстояния до линзы измеряйте линейкой по ребру ее оправы. При этом следите за тем, чтобы линейка была параллельна оптической скамье. Для более точного выполнения измерений фокусировку производите каждый раз по одному и тому же элементу штрихового рисунка, например, по звездочке в его центре. Фокусировку изображения и измерения провести 5 раз.

Измерения в п. 1 - 2 провести для пяти расстояний между предметом и экраном. Результаты измерений занести в таблицу.

4. По формуле (1) вычислить фокусное расстояние линзы.

5. Рассчитать погрешности измерений.

12 Следующая ⇒