Определение фокусного расстояния и оптической силы

Определение фокусного расстояния и оптической силы
собирающей линзы
Цель работы: определить фокусное расстояние и оптическую силу собирающей линзы.
Приборы и принадлежности: двояковыпуклая линза, электрическая лампа, источник
электрической энергии для питания электрической лампы, зкран, метровая линейка.
1 Теоретические сведения
Главным фокусным расстоянием линзы называется расстояние от оптического центра
линзы до ее главного фокуса. Оптическая сила линзы D – величина, обратная фокусному
расстоянию: D = 1/F.
Оптическая сила характеризует преломляющую способность линзы и измеряется в
диоптриях (дптр). За 1 дптр принята оптическая сила линзы, фокусное расстояние которой F = 1м.
Оптическая сила вогнутых линз отрицательна.
Главное фокусное расстояние F, расстояние от оптического центра линзы до предмета d
и до его изображения f связаны формулой
1/F = 1/d + 1/f
Главное фокусное расстояние и оптическую силу линзы можно определить опытным
путем.
2 Вопросы допуска
2.1 Сформулируйте правило знаков для тонкой линзы.
2.2 Постройте увеличенное, уменьшенное и равное изображение в собирающей линзе.
2.3 Что называют главным фокусом линзы?
2.4 Что называют оптической силой линзы?
2.5 Какие типы изображений может дать собирающая линза? Рассеивающая?
3 Ход работы
3.1 Повернуть линзу к окну и, получив изображение далеких предметов за окном, измерьте
фокусные расстояния линзы с обеих сторон. Определить среднее значение фокусного расстояния.
3.2 Установить на столе источник света и экран. Поставить между экраном и источником
света собирающую линзу. Плавно передвигая линзу, получить на экране четкое изображение нити
лампы:
а) увеличенное;
б) уменьшенное;
в) равное.
3.3 Во всех трех случаях измерить расстояния d и f.
3.4 Производя подстановку измеренных величин в формулу тонкой линзы, определить
главное фокусное расстояние, а затем и оптическую силу линзы.
3.5 Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.
№
изображение
опыта
1
увеличенное
2
уменьшенное
3
равное
d, м
f, м
F, м
D, дптр
3.6 Найти среднее значение оптической силы и определить абсолютную и относительную
погрешности измерений оптической силы линзы.
3.7 Сделайте вывод о том, согласуются ли между собой результаты опытов по
определению фокусного расстояния линзы.
4 Контрольные вопросы
4.1 Изменится ли изображение предмета на экране, если половину линзы закрыть
светонепроницаемой бумагой?
4.2 Где относительно линзы следует поместить предмет, чтобы получилось мнимое
изображение?
4.3 Может ли собирающая линза рассеивать лучи?
4.4 Предмет удален от оптического центра собирающей линзы на 40 см. На экране
получилось действительное, равное изображение предмета. Чему равны главное фокусное
расстояние и оптическая сила линзы?
4.5 Пользуясь только линейкой, покажите ход произвольного луча, падающего из заданной
точки S на собирающую линзу с известным фокусным расстоянием.
4.6 На всю поверхность собирающей линзы, имеющей диаметр D и фокусное расстояние F,
направлен пучок лучей, параллельных главной оптической оси. На каком расстоянии L от линзы
надо поставить экран, чтобы на нем получился светлый круг диаметром d?