Урок 37. Ф9 Л.р. 3. Определение фокусного расстояния и

Урок 37. Лабораторная работа № 3.
Определение фокусного расстояния и оптической силы линзы.
Состав бригады: ________________________
________________________
Оборудование: Измерительная лента, собирающая линза, лампочка на
подставке, источник постоянного тока, переменное сопротивление на 10 Ом,
выключатель, экран, соединительные провода, скотч, линейка, металлическая
подставка.
Цель работы: проверить пригодность формулы тонкой линзы для вашей
линзы и определить оптическую силу и фокусное расстояние линзы.
Теоретическое обоснование: Формула тонкой линзы имеет вид:
1 1 1
   D (1),
d f F
где d – расстояние от линзы до объекта, f – расстояние от линзы до
изображения, F – фокусное расстояние линзы, D – оптическая сила линзы.
Для того, чтобы убедиться в пригодности формулы тонкой линзы, для вашего
случая необходимо измерить с помощью этой формулы оптическую силу этой
линзы D при различных значениях d и f, найти абсолютные погрешности
измерения D и убедиться, что в пределах точности наших измерений оптическую
силу линзы можно считать величиной постоянной, т.е. формула работает.
Это можно сделать, измерив расстояния d от предмета до линзы и расстояния
f от линзы до реального изображения на экране. Реальное перевернутое
изображение на экране для собирающей линзы получается, если предмет
расположить от линзы на расстоянии
большем фокусного. При этом если
расстояние f<d<2f, то изображение
будет увеличенным (рис.1), если
расстоянии 2f<d, то уменьшенным
Рис. 1
Рис. 2
(рис. 2). Наблюдаемым предметом
может служить светящаяся спираль
лампочки.
Проведение работы:
1. Положить измерительную ленту вдоль середины стола и закрепить ее
концы скотчем.
2. Собрать электрическую цепь, подключив
лампочку
к источнику тока через выключатель и
переменное сопротивление. Лампочку включать
только на время проведения эксперимента!
3. Положить металлическую подставку под измерительную ленту на краю
стола и установить на ней экран, так чтобы измерительная лента проходила под
экраном.
4. Вам необходимо провести три эксперимента, так чтобы лампочка
располагалась на трех различных расстояниях от экрана. Рекомендуемые
расстояния ≈ 6 -10 см, 30 – 50 см, 70 – 80 см. Поставить лампочку на
определенном расстоянии от экрана и включить. Передвигая линзу по
измерительной ленте до тех пор, пока не будет получено резкое изображение
светящейся перевернутой спирали лампочки.
4. Измерить расстояния d и f, как можно точнее, это важно для получения
правильного результата. Данные занести в таблицу.
Номер d (от лампы f (от линзы
D оптическая
опыта до линзы), м до экрана), м сила, дптр
1
2
3
Dср,
дптр
Абс. погр.
ΔD, дптр
5. Рассчитать по формуле (1) оптическую силу D.
6. Найти среднее арифметическое значение Dср и занести в таблицу
7. Рассчитать абсолютную погрешность по формуле ΔD =max|Dcp-D| и занести
в таблицу.
εD=
%
8. Найти относительную погрешность D: εD=ΔD ·100/Dср%.
Если относительная погрешность между измеряемыми величинами меньше
10%, то мы можем считать такие величина равными с точностью 10%.
9. Найти среднее значение фокусного расстояния линзы: Fcр=1/Dср Fср= м
10. Так как относительная погрешность оптической силы линзы равна
относительной погрешности определения фокусного расстояния: ε D = εF, то
абсолютная погрешность ΔF= Fср• εD/100%.
11. Окончательно D=Dср±ΔDср
12. Окончательно F=Fcр±ΔFср
D=
±
дптр
F=
±
см
13. Сделать вывод о справедливости или несправедливости формулы линзы в
нашем случае: _________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
14. Аккуратно сложить в столы оборудование, сдать работу на сервер и гордо
покинуть класс.