Практическая работа ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ СИЛЫ И ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ СОБИРАЮЩЕЙ ЛИНЗЫ.

Практическая работа
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ СИЛЫ И ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ
СОБИРАЮЩЕЙ ЛИНЗЫ.
Цель работы: экспериментально определить оптическую силу и фокусное расстояние собирающей линз.
Приборы и материалы: линза, два прямоугольных треугольника, экран, масштабная линейка, направляющая рейка, свеча, спички.
Краткие теоретические сведения
По внешнему виду тонкие сферические линзы делятся на выпуклые и вогнутые. По физическому действию делятся на собирающие ( ) и рассеивающие ( ).
nс показатель преломления среды;
nл показатель преломления линзы.
Если nл > nс и линза выпуклая, то это будет собирающая линза. Если nл < nс и линза вогнутая, то это будет тоже собирающая линза. Если nл < nс и линза выпуклая, то линза будет по действию такой, как линза вогнутая, и выполняется условие nл > nс , т.е. рассеивающая линза.
d расстояние от предмета до линзы;
f расстояние от изображения до линзы;
F главное фокусное расстояние;
О оптический центр линзы.
Через одну точку можно провести сколько угодно прямых. Все прямые, которые проходят через точку О, называются побочными оптическими осями, и луч, проходящий через оптический центр, не меняет направления распространения после прохождения через линзу. Все действительные изображения, полученные при прохождении света через линзу, будут наблюдаться на экране, и формула линзы может быть записана так:
1/d+1/f=D(1) или 1/d+1/f=1/F (2),
D оптическая сила линзы это физическая величина, которая определяется по формуле: D= 1/F (3).
Для собирающих линз оптическая сила величина всегда положительная, а для рассеивающих всегда отрицательная в согласии с определением. Оптическая сила системы линз равна сумме оптических сил всех линз, входящих в систему.
D0=Dl±D2±D3±...±Dn. (4)
Ход работы
Опыт № 1
Поместите горящую свечу (предмет), собирающую линзу и экран на направляющую рейку. Перемещайте линзу по направляющей рейке, пока не получите четкое, увеличенное изображение предмета на экране.
Измерьте расстояния d1 и f1, обратив внимание на необходимость тщательного отсчета расстояний.
Вычислить F1., пользуясь формулой тонкой линзы (2)....
Вычислите D1 по формуле (3).
Постройте изображение предмета в линзе для этого случая.

Опыт №2
Переместите линзу вдоль рейки, пока не получите уменьшенное, действительное изображение на экране.
Измерьте расстояния d2 и f2, обратив внимание на необходимость тщательного отсчета расстояний.
Вычислить F2., пользуясь формулой тонкой линзы (2)....
Вычислите D2 по формуле (3).
Постройте изображение предмета в линзе для этого случая.


Вычислите Fcp, Dcp как среднее арифметическое по данным двух опытов.
Все данные занести в таблицу.
№ опыта
d(м)
f (м)
F (м)
Fср(м)
D(дптр)
Dср(дптр)

1.







2.







4
F4 =

D4=



Опыт № 3
Горящую свечу поместите на расстоянии dcp = 2Fcp. Если изображение будет на расстоянии f3 = 2Fcp, то два предыдущих опыта были сделаны правильно. Постройте изображение.
Опыт № 4
С помощью собирающей линзы получите на экране (стене) изображение удаленных предметов (окно). Измерьте расстояние от экрана до середины линзы это будет фокусное расстояние линзы (приблизительно!). Зная F, определите D. Данные занесите в таблицу. Сравните со значением оптической силы, найденной в опытах1и2.
8. Сделайте вывод об оптимальном способе нахождения фокусного расстояния и оптической силы линзы.
9.Вычислите абсолютную погрешность
·D измерения оптической силы линзы по формуле
·D=
·1/d2+
·2/f2, где
·1, и
·2 абсолютные погрешности
в измерении d и f.
При определении
·1и
·2 следует иметь в виду, что измерение расстояний d
и f не может быть проведено с погрешностью, меньшей половины толщины
линзы h.
Так как опыты проводятся при неизменном d, то
·1=h/2. Погрешность
измерения f будет больше из-за неточности настройки на резкость примерно еще на h/2.- Поэтому
·2=h/2+h/2=h
Измерить толщину линзы h (см.рис ) и вычислить
·D по формуле

·D=h/2d2+h/f2
Записать результат в форме Dср-
·D ·D.












Контрольные вопросы.
Что называется главным фокусом линзы?
Как по внешнему виду отличить собирающую линзу от рассеивающей?
Может ли одна и та же линза быть и собирающей, и рассеивающей?




15