Файл: FP_Opt_i_at_f_2.pdf

3.Что такое оптическая сила и оптический центр линзы?

4.Уравнение тонкой линзы.

5.Построение изображений в собирающих и рассеивающих линзах.

6.Положение главных плоскостей для различных линз.

7.Метод Бесселя.

8.Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы по методу Бесселя.

9.Что называют дисторсией оптической системы? Виды дисторсии.

10.Опишите лабораторную установку и порядок выполнения работы.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики: Учеб пособие для втузов. – М:

Высш. Шк., 1989. – 608 с.

2.Савельев И.В. Курс общей физики, т.2.- М.: «Наука» 1978, с.

3.Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособ. для вузов.- 15-е изд., стереотип. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 560 с.

66

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.22

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОКУСНЫХ РАССТОЯНИЙ И ПОЛОЖЕНИЙ ГЛАВНЫХ ПЛОСКОСТЕЙ

ДВУХЛИНЗОВОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Перед ознакомлением с данной лабораторной работой следует изучить теоретические положения к лабораторной работе № 3.21, где приведены основные определения из курса геометрической оптики и свойства линзовой системы.

Настоящая работа использует метод отрезков для тонких линз, позволяющий определить фокусное расстояние положительной (рис. 1) и отрицательной (рис. 2) линз по формуле линзы (1):

Рис.1. Ход лучей в собирающей линзе

В случае с положительной линзой ее следует передвигать вдоль оптической скамьи для получения четкого изображения предмета (увеличенного или уменьшенного), после чего измеряются расстояния s' и s, позволяющие вычислить f по формуле (1).

Определение фокусного расстояния отрицательной линзы затрудняется тем, что она всегда дает только мнимое изображение предмета (рис.2)

67

площадки светодиодов на экране. При фиксированных положениях предмета и экрана измерения повторить несколько раз.

3. Для определения фокусного расстояния рассеивающей линзы провести измерения положений действительных изображений в случае положительной линзы - s1 и в двухлинзовой системе - координату s2 (рис.3), а также расстояние между линзами, соответствующее координате s2.

4.С помощью линейки измерить расстояние между центрами лампочек осветителя h. При расположении соприкасающихся линз на расстояниях от двухлинзовой системы до осветителя, равном фокусному расстоянию первой линзы, и от линзы до экрана, равном фокусному расстоянию второй линзы, измерить размер изображения - расстояние между центрами изображений светодиодов на экране (окружностей) h1.

5.Проверить постоянство величины линейного увеличения двухлинзовой системы при одинаковом сдвиге второй линзы и экрана, когда ход лучей между линзами будет параллельным.

6.Исследовать влияние аналогичного сдвига отрицательной линзы, поставив ее на место второй линзы, на линейное увеличение системы.

7.Зная фокусные расстояния обеих линз, можем определить положение главных плоскостей системы. Когда двухлинзовая система находится в состоянии, соответствующем пункту 2, и положение главных плоскостей отсчитывается от экрана, оно равно фокусному расстоянию второй линзы. При сдвиге линзовой системы необходимо учитывать сдвиг главного фокуса при определении положения главных плоскостей.

8.Исследовать зависимость положения главных плоскостей от передвижении второй линзы (положительной и отрицательной) вдоль оптической скамьи.

Обработка результатов

1.Рассчитать фокусные расстояния исследуемых положительных и отрицательных линз по методу отрезков. Найти средние значения фокусных расстояний и оценить случайную ошибку измерений.

2.Рассчитать линейное увеличение системы Г по формуле (2):

3. Определить положение главных плоскостей системы линз и исследовать изменение координат от сдвига второй линзы в системе.

Контрольные вопросы

1.Как определяются фокусные расстояния положительной и отрицательной линз?

2.Что такое линейное увеличение системы?

69

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.23

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ УВЕЛИЧЕНИЯ.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Перед ознакомлением с данной лабораторной работой следует изучить описание к лабораторной работе 1, в котором приведены основные определения из курса геометрической оптики и свойства линзовой системы.

Моделируемый оптический прибор состоит из системы двух линз - объектива и окуляра. Объектив L1 - это положительная линза, обращенная к объекту наблюдения и создающая действительное промежуточное изображение предмета, которое рассматривается глазом через окуляр L2. Это изображение находится практически в фокальной плоскости объектива. Ход лучей в моделируемых оптических приборах представлен на рисунках 1-3.

Рис.1. Телескопический ход лучей в астрономической зрительной трубе

Рис.2. Телескопический ход лучей в галилеевой зрительной трубе

В астрономической зрительной трубе (рис. 1) задний фокус объектива совпадает с передним фокусом окуляра, так как с ее помощью наблюдают

71

удаленные предметы, и глаз человека аккомодирован на бесконечность. Такое расположение линз обеспечивает телескопический ход лучей, когда входящий и выходящий пучок лучей является параллельными.

Если положительный окуляр заменить отрицательным, получим галилееву трубу (рис. 2), и изображение А, даваемое окуляром, окажется мнимым. Достоинством галилеевой трубы является то, что она дает прямое изображение предмета.

При моделировании микроскопа используют две положительные линзы

(рис. 3).

Рис.3. Ход лучей в микроскопе.

Рассмотрим ход лучей в микроскопе.

Исследуемый предмет L находится вблизи переднего фокуса линзы L1 (объектива), а промежуточное изображение L' находится за еѐ фокальной плоскостью. Окуляр L2 создает действительное перевернутое увеличенное изображение L''. Расстояние между объективом и окуляром в микроскопе больше суммы их фокусных расстояний.

Увеличение оптического прибора равно

где φ1 и φ2 – соответственно углы зрения предмета и изображения. Из рисунка видно, что для угла φ2, под которым видно изображение, справедливо соотношение:

72