Завдання та обробка результатів вимірювань

Лабораторна робота №14

ВИЗНАЧЕННЯ ФОКУСНОЇ ВІДСТАНІ ТА ОПТИЧНОЇ СИЛИ ТОНКОЇ ЗБІРНОЇ ЛІНЗИ

Лінзою в оптиці називають прозоре тіло, обмежене двома заломлюючими поверхнями, одна з яких повинна бути сферичною, а друга – або сферичною, або плоскою (мал. 1). Лінза називається тонкою, коли її товщина АВ досить мала в порівнянні з радіусами кривизни R₁ та R₂ обмежуючих по­верхонь. Тоді можна вважати, що вершини цих поверхонь А і В зливаються в одну точку О, яку називають оптичним центром лінзи.

Мал. 1. Двоопукла збірна лінза

Будь-яка пряма, що проходить через оптичний центр лінзи, називається оптичною віссю лінзи. Оптична вісь, яка проходить через центри кривизни поверхонь та та оптичний центр лінзи, називається головною оптичною віссю лінзи.

Промені, які паралельні до головної оптичної осі, заломлюються в збірній лінзі й перетинаються в точці (F), яка лежить на цій осі і називається фокусом лінзи. Відстань від фокуса лінзи до її оптичного центра називається фокусною відстанню (f) лінзи. Площина, яка перпендикулярна до головної оптичної осі і проходить через фокус лінзи, називається фокальною площиною.

Фокусна відстань тонкої лінзи може бути розрахована за формулою:

,

де – показник заломлення середовища, яке оточує лінзу; – показник заломлення матеріалу, з якого виготовлена лінза; і – радіуси кривизни обмежуючих сферичних поверхонь.

Величина, яка обернена до фокусної відстані, називається оптичною силою лінзи (D):

.

Оптична сила визначає збірну або розсіюючу здатність лінз. Чим
сильніше заломлює промені лінза, тим менша фокусна відстань і більша оптична сила. Оптична сила збірної лінзи є завжди величина додатна і вимірюється в діоптріях. Оптичну силу в 1 діоптрію (дптр) має лінза з фокусною відстанню .

Мета роботи: визначити фокусну відстань і оптичну силу збірної лінзи кількома способами та порівняти результати вимірювань.

Прилади: оптична лава; освітлювач разом з діафрагмою, в якій є отвір у вигляді стрілки довжиною ; збірна
лінза, екран, лінійка.

Завдання та обробка результатів вимірювань

Визначення фокусної відстані за збільшеним та зменшеним
зображенням предмета

1. Увімкнути освітлювач (напруга від джерела живлення на лампочці не перевищує 26 В).

2. Змінюючи положення лінзи і екрану одержати три збільшених зображення стрілки (мал. 2, а) і три зменшених зображення стрілки (мал. 2, б). Дані вимірювань занести до таблиці.

Мал. 2 Схема виконання досліду

3. Розрахувати фокусну відстань за формулою тонкої лінзи: .

Звідки , де – відстань від предмета до лінзи, – відстань від лінзи до зображення.

4. Визначити оптичну силу лінзи, оцінити абсолютну та відносну похибки.

№ виміру
сер.

Приклади розрахунків