Лабораторная работа №7″ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНОГО

Лабораторная работа
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНОГО ФОКУСНОГО
РАССТОЯНИЯ И ОПТИЧЕСКОЙ СИЛЫ РАССЕИВАЮЩЕЙ ЛИНЗЫ
Вариант 1
О б о р у д о в а н и е: линейка с миллиметровыми делениями; источник питания; лампа
накаливания МН 3,5 В; 0,28 А на подставке (вместо лампы может быть использована парафиновая свеча); ключ; провода соединительные (3 шт); экран белый; линза двояковыпуклая
(собирающая); линза двояковогнутая (рассеивающая).
Содержание и метод выполнения работы
Вследствие того, что рассеивающая линза образует только мнимые изображения, которые нельзя получить непосредственно на экране, целесообразно прибегнуть к косвенному
методу при определении ее главного фокусного расстояния, применив вспомогательную собирающую линзу.
Подготовка и порядок выполнения работы
1. Подготовьте листы
для отчета о проделанной раЭкран
Собирающая
боте с предварительными залинза
d
писями.
f
2. Расставьте вдоль одной прямой по порядку слева
S
направо: экран, собирающую,
S1
Источник
рассеивающую линзы и лампу
Света
(рис.). Если окна слева, то при
таком расположении на экран
не будет падать свет от окна.
Рассеивающая
Соберите цепь из источника
линза
тока, ключа и лампы (или зажгите свечу), замкните ее и разместите приборы так, чтобы на экране образовалось резкое
изображение нити лампы (в виде светлой точки или полоски). Добиться этого можно, передвигая собирающую линзу или экран.
3. Измерьте расстояние d от рассеивающей линзы до лампы. Занесите результат измерения в таблицу.
4. Отметьте на желобе место расположения рассеивающей линзы и уберите ее; изображение нити накаливания лампы на экране исчезает. Передвиньте лампу по направлению к
собирающей линзе и
добейтесь появления на экране резкого изображения нити накаливания лампы. Это, очевидно, будет в том случае, когда лампа попадет в точку S1 , т.е. на место мнимого изображения,
полученного в рассеивающей линзе.
№
опыта
Расстояние от источника света до рассеивающей линзы
d
мм
1
2
3
…
10
Среднее
Расстояние от мнимого изображения источника света до рассеивающей линзы
f
мм
Фокусное расстояние
рассеивающей линзы
F
мм
Абсолютная погрешность фокусного расстояния рассеивающей
линзы
F
мм
Лабораторная работа «Определение главного фокусного расстояния
и оптической силы рассеивающей линзы»
2
5. Измерьте расстояние f от места, где была рассеивающая линза, до лампы и занесите
результат измерения в таблицу.
6. Проведите 5 – 10 подобных измерений, изменяя расстояние от источника света до
рассеивающей линзы.
7. Определите главное фокусное расстояние рассеивающей линзы для каждого случая
по формуле тонкой линзы (формуле сопряженных расстояний для оптических тел) с учетом
df
.
правила знаков: F 
f d
7. Найдите абсолютную и относительную погрешности измерений.
8. Оформите отчет о проделанной работе.
Контрольные вопросы
1. Какими лучами удобно пользоваться при построении изображения нити накаливания
лампы на экране в данном опыте?
2. Как изменится метод выполнения работы, если вначале получить изображение нити
накаливания лампы на экране только с помощью собирающей линзы, а затем уже воспользоваться рассеивающей линзой?
Вариант 2
(Тарасенко Р.С. Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы//
Физика в школе, 1979, № 1, с. 62)
О б о р у д о в а н и е: рассеивающая линза; лампа накаливания; источник тока с ключом и соединительными проводами; экран с миллиметровой сеткой; линейка.
Содержание и метод выполнения работы
Пусть радиус линзы r , а радиус пятна R.
В
А
S
S1
Из подобия треугольников S1AO и S1BO1 имеем:
O
AO BO1
.

S1O S1O1
O1
F
Обозначив S1O через f, а ОО1 через l, полуА1
В1
чим:
r
R
(1).

f
f l
В то же время по формуле сопряженных
расстояний для оптических тел
1 1 1
  (2), где d = SO, а f и F отрицательны. Учитывая
F d f
это и решив систему уравнений (1) и (2), получим выражение для определения фокусного
расстояния рассеивающей линзы: F 
rld
.
rd  rl  Rd