Заказ работы

Заказать
Каталог тем
Каталог бесплатных ресурсов

Определение главного фокусного расстояния собирающей и рассеивающей линз

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНОГО ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ СОБИРАЮЩЕЙ И РАССЕИВАЮЩЕЙ ЛИНЗ 1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ Изучение способов определения фокусного расстояния собирающей и рассеивающей линз, построение изображений в них. 2 БИБЛИОГРАФИЯ 1 Трофимова Т.И. Курс физики.- М.: Высш. шк., 1998.- 478 с. 2 Савельев И.В. Курс физики: Учеб. пособие для студентов втузов.- [В 3-х т.].- Т.2: Электричество и магнетизм. Колебания и волны. Оптика.- М.: Наука, 1989.- 496 с. 3 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ Линзы представляют собой прозрачные тела, ограниченные двумя поверхностями (одна из них обычно сферическая, а вторая сфериче-ская или плоская), преломляющими световые лучи, способные форми-ровать изображения предметов. Линза называется тонкой, если ее толщина значительно меньше по сравнению с радиусами поверхностей, ограничивающих линзу. Пря-мая, проходящая через центры кривизны поверхностей линзы, называ-ется главной оптической осью. Для всякой линзы существует точка, называемая оптическим центром линзы, лежащая на главной оптиче-ской оси и обладающая тем свойством, что лучи проходя через нее не преломляются. Если лучи, параллельные главной оптической оси, после прохож-дения через линзу, пересекаются, то линза называется собирающей, а точка пересечения лучей называется фокусом линзы. Если лучи, парал-лельные главной оптической оси после прохождения через линзу рас-ходятся, то линза называется рассеивающей. Формула тонкой линзы имеет вид , (1) где F - фокусное расстояние линзы; d - расстояние от предмета до линзы; f - расстояние от линзы до изображения. Знаки перед слагаемыми в этой формуле определяются типом лин-зы (собирающая или рассеивающая) и видом изображения (действи-тельное или мнимое). Величина, обратная фокусному расстоянию, называется оптической силой линзы: . Каждая линза при заданном расстоянии от предмета до линзы дает определенное увеличение, под которым понимается отношение линей-ных размеров изображения к линейным размерам предмета: , (2) где Н - линейные размеры изображения; h - линейные размеры предмета. Из геометрических соображений можно показать, что , откуда . (3) Если расстояние между предметом и экраном, на котором находит-ся изображение, больше 4F, то всегда найдутся два таких положения линзы, при которых на экране получаются отчетливые изображения предмета, одно - уменьшенное, другое - увеличенное. На последнем утверждении и на применении формулы тонкой линзы основаны раз-личные способы определения фокусного расстояния линз. 4 ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ 1 Оптическая скамья с подставками. 2 Собирающая L1 и рассеивающая L2 линзы. 3 Осветитель S. 4 Экран Э. 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ СОБИРАЮЩЕЙ ЛИНЗЫ Рисунок 1 5.1 СПОСОБ 1 (метод Аббе) Расположить при-боры согласно схеме (рисунок 1). Получить изображение предмета на экране. Измерить расстояние d от пред-мета АВ до линзы L1 и f от линзы L1 до изоб-ражения А?В?. Определить фокусное расстояние F собирающей линзы по формуле (1). Меняя положения линзы и экрана, повторить измере-ния три раза. Результаты измерений и вычислений поместить в таблицу 1 (опыт 1, 2, 3). Таблица 1 номер опыта d, м f, м АВ, м А?В?, м l, м L, м Fi, м ?Fi, м ?Fi2, м2 Способ 1 (Аббе) 1 2 3 Способ 2 (Бесселя) 4 5 6 Способ 3 7 8 9 ?F? = .............. 5.2 СПОСОБ 2 (метод Бесселя) Расположить приборы по схеме (рисунок 1). Замерить расстояние L между предметом и экраном (рисунок 2). Рисунок 2 Получить, переме-щая линзу L1, четкое увеличенное изобра-жение предмета на эк-ране и заметить поло-жение линзы I. Перед-вигая линзу, получить уменьшенное изобра-жение предмета и за-мерить положение линзы II. Измерить расстояние l между двумя положениями линз I и II. Учитывая, что l = f1 - f2 = d2 - d1, L = d1 + f1 = d2 + f2 и из соображений симметрии d1 = f2 и d2 = f1 можно записать , (4) . (5) Подставляя (4) и (5) в (1), получаем формулу для определения фо-кусного расстояния линзы (6) Измерения повторить 3 раза для разных L и l. Результаты измере-ний и вычислений занести в таблицу 1 (опыты 4, 5, 6). 5.3 СПОСОБ 3 Расположить приборы по схеме (рисунок 1). Получить резкое изоб-ражение предмета. Измерить величину предмета АВ, величину его изображения А?В? и расстояние от изображения А?В? до линзы f. Ис-пользуя уравнения (1), (2) и (3) получим формулу для определения фо-кусного расстояния линзы . (7) Меняя положение линзы и экрана, измерить величины АВ, А?В? и f - 3 раза. Результаты занести в таблицу 1 (опыты 7, 8, 9). 6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ РАССЕИВАЮЩЕЙ ЛИНЗЫ Собрать схему, как в случае собирающей линзы (рисунок 1). Заме-тить положение экрана D, когда получается четкое изображение пред-мета (рисунок 3). Рисунок 3 Между собирающей линзой и точкой D помес-тить рассеивающую линзу L2, которая отодвигает изображение предмета в точку Е. Пользуясь обрати-мостью хода лучей, можно рассматривать эти лучи света как распространяющиеся из точки Е. Тогда точка D будет мнимым изображением точки Е после преломления лучей в линзе L2. Следовательно, ЕС=а1, DC=a2. Найти эти расстояния не менее 3 раз. Учитывая, что F и a2 имеют отрицательный знак, формула для оп-ределения фокусного расстояния будет иметь вид . (8) Результаты измерений и вычислений поместить в таблицу 2. Таблица 2 № d1, м a2, м F, м ?Fi, м ?Fi2, м2 1 2 3 ?F? = .................... = ....................... 7 ВЫЧИСЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЙ 1 Рассчитать среднее значение ? F? = . 2 Вычислить среднеквадратичную погрешность . 3 Определить коэффициент Стьюдента t?(n) по таблице для коэффици-ента надежности заданного преподавателем. 4 Рассчитать величину доверительного интервала ??F?=t?(n)??S и представить результат в виде F = ? F ? ? ? ?F ?, . 8 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1 Дайте определение линзы и оптической системы. 2 Укажите основные характеристики тонкой линзы: оптический центр, главная и побочная оптические оси, фокусы, фокальная плотность. 3 Дайте определение оптической линзы. 4 Опишите ход лучей в линзах и способы построения изображения в линзах и оптических системах. 5 Объясните методы определения фокусного расстояния линз. ДОПОЛНЕНИЕ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ 24 ИЗМЕРЕНИЕ ОСВЕЩЕННОСТИ С ПОМОЩЬЮ ЛЮКСМЕТРА "Ю-116" 1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ Ознакомление с основными фотометрическими величинами, рабо-той люксметра "Ю-116" и замер освещенности в помещении лаборато-рии. 2 БИБЛИОГРАФИЯ 1. Трофимова Т.И. Курс физики.- М.: Высш. шк., 1998.- 542 с. 3 УСТРОЙСТВО И РАБОТА ЛЮКСМЕТРА Люксметр состоит из измерителя и отдельного фотоэлемента с на-садками. Прибор имеет две шкалы измерения 0...100 люкс и 0...30 люкс. На каждой шкале точками отмечено начало диапазона измере-ний (на шкале 0...100 точка находится под отметкой 17, на шкале 0...30 под отметкой 5). Прибор имеет корректор для установки стрелки в нулевое положе-ние. Принципиальная схема люксметра изображена на рисунке 4. Рисунок 4 Селеновый фотоэлемент находится в пластмассовом корпусе и присоединяется к измерителю шнуром с розеткой. Светочувствитель-ная поверхность фотоэлемента составляет 30 см2. Для уменьшения погрешности применяется насадка на фотоэле-мент, состоящая из полусферы, выполненной из белой светорассеи-вающей пластмассы и непрозрачного пластмассового кольца, имеюще-го сложный профиль. Насадка обозначена буквой К, нанесенной на ее внутреннюю сторону. Эта насадка применяется не самостоятельно, а совместно с одной из трех других насадок, имеющих обозначения М, Р, Т. Люксметр градуируется без насадок и на диапазонах измерения 5...30 Лк, и 17...100 Лк имеет наименьшую погрешность измерения, равную ?10 %. Для подготовки к измерениям установить измеритель люксметра в горизонтальное положение. Проверить, находится ли стрелка прибора на нулевом делении шкалы, для чего фотоэлемент от измерителя люксметра отсоединить. В случае необходимости с помощью корректора установить стрелку на нулевое деление шкалы. Отсчет значений измеряемой освещенности производят по показаниям прибора в делениях выбранной шкалы с учетом коэффициента пересчета шкалы, зависящего от применяемых насадок (в соответствии с таблицей на передней панели измерителя люксметра). 4 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ УПРАЖНЕНИЯ 1 Познакомиться с устройством и принципом работы люксметра. 2 Измерить освещенность в помещении лаборатории на рабочем месте. Использовать насадки К, Т (смену насадок производит только лаборант или преподаватель). 3 Измерить освещенность, создаваемую лампой накаливания, в зави-симости от расстояния до источника света. 4 Оценить силу света источника. 4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1 Дайте определение основных фотометрических величин (светового потока, силы света, освещенности, светимости, яркости). Какова связь между этими величинами? 2 Какой источник света называется изотропным? 3 Сформулируйте закон Ламберта. Какие источники света называются ламбертовскими? 4 Объясните принцип работы фотометров.

Размер файла: 104 Кбайт
Тип файла: doc (Mime Type: application/msword)
Заказ курсовой диплома или диссертации.

Горячая Линия


Вход для партнеров