Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы
Оборудование: рассеивающая линза; собирающая линза; источник тока; электрическая лампа; ключ; провода; экран; линейка измерительная; штатив.
|
Рассеивающая линза образует только мнимое изображение, которое нельзя получить на экране, т. е. нельзя измерить расстояние от линзы до изображения. Фокусное расстояние рассеивающей линзы можно определить, если использовать вторую собирающую линзу.
Получив с помощью собирающей линзы действительное изображение S' источника света на экране, можно поставить между собирающей линзой и экраном рассеивающую линзу. Действительное изображение источника света при этом смещается (рис.7). Новое положение изображения S" можно найти перемещением экрана.
Используя свойство обратимости световых лучей, можно принять, что световые лучи выходят из точки S", а в точке S' получается изображение точки S".
Обозначив расстояния от точек S" и S' до рассеивающей линзы соответственно через d и f, запишем формулу тонкой линзы с учетом правила знаков:
Отсюда для модуля фокусного расстояния линзы получим: 
Порядок выполнения задания
1. С помощью собирающей линзы получите на экране действительное изображение нити лампы.
2. Поставьте между собирающей линзой и экраном рассеивающую линзу. Измерьте расстояние f от экрана до рассеивающей линзы.
3. Отодвигая экран от рассеивающей линзы, вновь получите на экране четкое изображение нити лампы и измерьте расстояние d от экрана до рассеивающей линзы.
|
|
|
4. Вычислите фокусное расстояние F рассеивающей линзы.
5. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
| № опыта | d, м | f, м | F, м | εF |
| 1 | ||||
| 2 | ||||
| 3 |
6. Рассчитайте границыотносительной погрешности измерения фокусного расстояния.При этом необходимо учесть следующее. Формула для расчета 
с точки зрения теории косвенных измерений достаточно сложна, так как в числителе и знаменателе находятся одни и те же величины. Поэтому в таблице погрешностей на форзаце отсутствует формула для расчета погрешностей функций этого типа. Этафункция существенно упрощается, если определить 
.Тогда в соответствии с формулой, приведенной в таблице нафорзаце, можно найти границу погрешностей измерения оптической силы: 
где∆d и ∆f — границы погрешностей прямых измерений расстояний d и f.
Так как 
, то легко сообразить, что нижняя граница значений F не меньше, чем F'= 
, а верхняя — не меньше,чем F"= 
. Действительное значение F принадлежит интервалу [F';F"}.
Дополнительное задание
|
|
|
Проведите анализ полученной формулы для вычисления погрешности и проведите повторный опыт, обеспечивающий меньшую относительную погрешность измерений.
Вопросы для самоконтроля
1. Дайте определение оптического центра, оптической оси, фокальной плоскости и главных фокусов линзы.
2. Изобразите ход лучей используемых для построения изображений предмета в тонкой линзе.
3. Что такое оптическая сила линзы? В каких единицах измеряется оптическая сила?
4. Покажите, что если изображение между предметом и экраном превышает 4 f, то изображение на экране может быть получено при двух различных положениях линзы.
5. Можно ли измерить фокусное расстояние отрицательной линзы, если в опыте поменять линзы местами?
6. Можно ли измерить фокусное расстояние отрицательной линзы тем же методом, как в способе 2для положительной?
7. Как определить по внешнему виду линзы, какая она – положительная или отрицательная?
8. Как можно получить формулу тонкой линзы?
9. Сформулируйте правило знаков для тонкой линзы.
10. Каким образом определялось расстояние до мнимого изображения при выполнении задания?
Литература
|
|
|
1. Ландсберг Г. С. Оптика. М.: Наука, 1976, 92В с.
2. Гольдин Л. Л., Игошин Ф. Ф., Козел С. М. и др. Лабораторные занятия по физике. Учебное пособие.М.:Наука, 1983, 704 с.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 295; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!