Лабораторная работа на тему «Определение оптической силы собирающей и рассеивающей линз» для СВГУ

Цель работы: определить оптическую силу собирающей и рассеивающей линз различными способами, научиться находить положение изображения предмета в линзе построением и расчетами.

Приборы и материалы: источник света, экран, собирающая и рассеивающая линзы на стойках.

ХОД РАБОТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ СИЛЫ ПО РАССТОЯНИЯМ ОТ ЛИНЗЫ ДО ПРЕДМЕТА И ОТ ЛИНЗЫ ДО ИЗОБРАЖЕНИЯ.

Соберите установку, расположив на оптической скамье предмет, собирающую линзу и экран.

Установка для проведения измерений Получите на экране отчетливое изображение предмета. Измерьте расстояние d и f (см. рис. 5).

Вычислите оптическую силу линзы по формуле (6).

Проделайте измерение не менее пяти раз, изменяя расстояние между предметом и линзой, и получая как увеличенное, так и уменьшенное изображение предмета. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 1. Вычислите среднее значение оптической силы собирающей линзы.

Таблица 1 Определение оптической силы собирающей линзы по расстояниям от линзы до предмета и от линзы до изображения

№ опыта Расстояние от линзы до предмета, d, см Расстояние от линзы до изображения f, см

Оптическая сила D, дптр Среднее значение оптической сила <D>, дптр

1 2 3 4 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ СИЛЫ ЛИНЗЫ ПО РАЗМЕРАМ ПРЕДМЕТА И ЕГО ИЗОБРАЖЕНИЯ И ПО РАССТОЯНИЮ ОТ ЛИНЗЫ ДО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Соберите установку из тех же приборов, что в первом опыте. Линзу установите в такое положение, чтобы получилось сильно увеличенное, вполне четкое изображение предмета (см. рис. 5). Линейную величину изображения Y1 и предмета Y измерьте масштабной линейкой.

Предмет Изображение предмета Замерьте расстояние между линзой и изображением. Вычислите оптическую силу линзы по формуле (12). Измерение провести не менее пяти раз, меняя расстояние от предмета до линзы.

Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 2.

Таблица 2 Определение оптической силы линзы по размерам предмета и его изображения и по расстоянию от линзы до изображения

№ опыта Расстояние от линзы до изображения f , см.

Размер предмета Y, cм Размер изображения Y1, см Оптическая сила линзы D, дптр

Среднее значение оптической силы линзы <D>,дптр.

1 2 3 4 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ СИЛЫ ЛИНЗЫ МЕТОДОМ БЕССЕЛЛЯ

Установите предмет и экран на расстоянии превышающем четыре фокусных расстояния собирающей линзы (фокус можно рассчитать, используя результаты предыдущих измерений, т. к. ). Между предметом и экраном поместите собирающую линзу (см. рис. 6). Замерьте расстояние L между предметом и изображением.

Перемещая линзу, получите на экране увеличенное изображение предмета. Измерьте d1 и f1 (расстояние от предмета до линзы и от изображения до линзы) (см . рис. 6а).

Перемещая линзу, получите на экране уменьшенное изображение предмета. Замерьте расстояния d2 и f2 (см. рис. 6б).

Вычислите расстояние lo между положением линзы при увеличенном изображении и положением линзы при уменьшенном изображении:

или .

Вычислите оптическую силу линзы по формуле (11) Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 3.

Таблица 3 Определение оптической силы линзы методом Бесселя

№ опыта Расстояние между предметом и изображением L, см Расстояние от линзы до предмета (при увеличенном изображении) d1, см

Расстояние от линзы до изображения (при увеличенном изображении) f1, см

Расстояние от линзы до предмета (при уменьшенном изображении) d2, см

Расстояние от линзы до изображения (при уменьшенном изображении) f2, см

Расстояние между положениями линзы при увеличенном и уменьшенном изображениях lo,, см

Оптическая сила линзы Di, дптр Среднее значение оптической силы линзы <D>, дптр

1 2 3 4 5 Измерения проведите не менее пяти раз (меняя L), вычислите среднее значение оптической силы линзы.

ОПЕДЕЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ СИЛЫ РАССЕИВАЮЩЕЙ ЛИНЗЫ C помощью собирающей линзы получите на экране четкое уменьшенное изображение предмета. Замерьте расстояние l1 до изображения (см. рис 8а).

Установка для измерения оптической силы рассеивающей линзы Между собирающей линзой и экраном поместите рассеивающую линзу. Перемещая линзы, снова добейтесь четкого изображения на экране (см. рис 8б). Замерьте расстояние между линзами (lo) расстояние l2 от собирающей линзы до экрана.

Определите оптическую силу рассеивающей линзы по формуле (14).

Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 4.

Измерения проведите не менее пяти раз, меняя расстояние lo между линзами.

Таблица 4 Определение оптической силы рассеивающей линзы № Расстояние от собирающей линзы до экрана до установки рассеивающей линзы, l1, см.

Расстояние между собирающей и рассеивающей линзами, lo, см.

Расстояние от собирающей линзы до экрана после установки рассеивающей линзы, l2, см

Оптическая сила линзы, Di, дптр Среднее значение оптической силы линзы, <D>, дптр

1 2 3 4 5 Сравните значения оптической силы собирающей линзы, полученные тремя способами. Найдите среднее значение <D> для собирающей линзы.

Контрольные вопросы Какие изображения создает собирающая и рассеивающая линзы?

Что называется главным фокусом линзы и ее оптической силой?

Как определить оптическую силу линзы по расстоянию от линзы до предмета и от линзы до его изображения?

В чем заключается сущность метода Бесселя?

Выведите формулу линзы.

Сформулируйте правила построения изображения в собирающей и рассеивающей линзах.

Какую линзу можно назвать тонкой? Как построить изображение в системе линз?