Файл: Лабораторная работа по физике 1 определение главных фокусных расстояний собирающей и рассеивающей линз Выполнил студент.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 114
Скачиваний: 1
пересечения лучей, падающих на линзу параллельным пучком, составляющим некоторый угол φ (рис. 1.1, 6) с главной оптической осью называется побочным фокусом.
Побочный фокус тонкой линзы лежит в точке пересечения побочной оптической оси C
, с фокальной плоскостью.
Главное фокусное расстояние линзы зависит от радиуса кривизны сферических поверхностей 
и 
, . ограничивающих линзу, и от показателя преломления 
, вещества линзы и показателя преломления среды 
, в которой находится линза.
Для тонких двояковыпуклых линз эта зависимость выражается формулой 
У всякой линзы имеются два главных фокуса, которые, как следует из формулы, расположены на одинаковых расстояниях от оптического центра линзы при любых значениях ее радиусов кривизны. Если радиусы кривизны сферических поверхностей одинаковы ( = =R), то формула примет вид
где n - относительный показатель преломления.
Если поместить светящийся предмет на расстоянии d от оптического центра собирающей линзы, то его изображение получится на расстоянии f от него. Эти два расстояния связаны между собой известным соотношением, называемым формулой
тонкой линзы:
Откуда
Если предмет поместить на расстояние d от оптического центра линзы, то, как видно из формулы, изображение получится на расстоянии f от него, поэтому расстояние f называют сопряженным расстоянию d. Определение фокусного расстояния линзы в основном сводится к использованию формулы.
Однако в линзах конечной толщины, употребляемых на практике, нет
Одной такой точки, которая обладала бы свойствами оптического центра. Принимая середину линзы за ее оптический центр, мы делаем существенную ошибку. Рассматриваемый ниже способ определения фокусного расстояния по «величине перемещения линзы» свободен от погрешности, обусловленной конечной толщиной линзы. Разберем сущность этого способа.
Если предмет АВ поместить от экрана Э на расстоянии, большем четырем фокусным расстояниям собирающей линзы, то, передвигая линзу, можно найти два таких положения, при которых на экране один раз будет получено увеличенноеизображение другой - - уменьшенное.Обозначим расстояние от оптического центра линзы до предмета и изображения для первого случая через и , а для второго случая через и . Расстояние от предмета до экрана обозначим через L , а расстояние, на которое нужно передвинуть линзу при переходе из положения 1 в положение 2, через 1.Формулу для каждого случая можно написать следующим образом:Приравнивая правые части последних равенств, получим илиОтсюда получаем равенство Следовательно, Точно также доказывается, что Легко доказать, что ОтсюдаПорядок выполнения работыОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯСОБИРАЮЩЕЙ ЛИНЗЫСпособ 1Этот способ основан на непосредственном применении формулы (3): измеряются d и f.1. Помещают экран на достаточно большом расстоянии от предмета. Ставят исследуемую линзу между предметом и экраном; перемещением линзы добиваются отчетливого увеличенного изображения предмета на экране. Записывают положение предмета,
линзы и экрана в делениях шкалы скамьи; вычисляют расстояние от предмета до линзы (d) и от линзы до экрана (f).
Сдвинув линзу, снова делают ее установку на отчетливое изображение предмета, вычисляют d и f. Таких установок делают не менее пяти. Находят 
и 
.
2. Перемещая линзу по скамье, находят такое ее положение, при котором на экране получается отчетливое уменьшенное изображение предмета. Не менее пяти раз производят отсчеты d и f (также как в п.1). Находят и .
3. Используя формулу (3) по средним значениям и , находят главное фокусное расстояние линзы F'. Аналогично рассчитывают главное фокусное расстояние 
по средним
значениям
и 
Вычисляют среднее значение
и погрешность измерения 
.0
Способ 2. МЕТОД БЕССЕЛЯ
Фокусное расстояние определяется по «величине перемещения линзы».
1. Помещают экран на расстоянии больше чем 4 F от предмета, где F - главное фокусное расстояние, определенное предыдущим опытом. Измеряют это расстояние.
2. Помещают между предметом и экраном линзу и, перемещая ее, получают резкое увеличенное изображение предмета на экране. Записывают то деление шкалы 
против которого стоит указатель, прикрепленный к ползунку линзы.
3. Передвигая линзу, получают отчетливое уменьшенное изображение предмета на экране (экран во время опыта не перемещают!). Отмечают по шкале это новое положение линзы - 
, вычисляют расстояние 1, на которое пришлось передвинуть линзу при переходе из положения 1 в положение 2:
.
4. Повторяют опыт несколько раз, смещая и вновь устанавливая линзу для получения одного увеличенного и другого уменьшенного изображения предмета, каждый раз вычисляя l.
5. Определив среднее значение 
, по формуле (6) вычисляют величину главного фокусного расстояния.
6. Оценивают относительную погрешность определения F по формуле
и абсолютную погрешность
7. По формуле (2) вычисляют радиус кривизны линзы, считая показатель преломления вещества линзы 
= 1,5.