Лабораторный практикум по оптике (стр. 2 ) | Авторская платформа Pandia.ru

Для второй сферической поверхности это избражение является мнимым источником света и его изображение будет находиться на расстоянии от оптического центра линзы, следовательно .
Вычитая из первого равенства второе получим, что

Введя относительный показатель преломления , получим общую формулу линзы:

Общая формула линзы пригодна для любой линзы при произвольном положении светящейся точки. Нужно только принять во внимание знаки и .

Если светящаяся точка, лежащая на главной оптической оси, удаляется от линзы, то ее изображение перемещается к линзе. Положение изображения, когда источник удален в бесконечность, носит название фокуса линзы. Другими словами, это есть точка, в которой пересекаются лучи (или их продолжения) падающие на линзу параллельно главной оптической оси (см. рис.2)

Расстояние от линзы до фокуса называется фокусным расстоянием линзы. Для определения фокусного расстояния линзы имеем, при . Из полученного выражения следует, что фокусное расстояние линзы зависит от относительного показателя и радиусов кривизны поверхностей линзы. С учетом полученного выражения формулу линзы можно записать в виде . Величина обратная фокусному расстоянию

называется оптической силой линзы . Единица измерения – диоптрия = . Оптическая сила системы тонких линз равна алгебраической сумме оптических сил линз, входящих в эту систему.

Экспериментальная часть

В данной работе все измерения производятся на оптической скамье, вдоль которой скользят рейтеры с линзой, экраном и осветителем. Отсчет расстояний между деталями оптической скамьи производится по указателям на основании рейтеров.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Задание 1. Определение фокусного расстояния собирающей линзы.

Способ 1. Фокусное расстояние тонкой собирающей линзы можно определить из формулы линзы , измеряя на опыте расстояния и .

В этом случае осветитель и экран помещают на некотором расстоянии , при котором линза, помещенная между ними, дает два четких изображения (увеличенное и уменьшенное). Измеряя и в каждом случае, по формуле линзы определяют фокусное расстояние:

Способ 2. В описанном выше способе оказывается существенным, чтобы указатель на рейтере линзы соответствовал ее середине, что трудно осуществить на опыте. Рассмотрим способ, при котором положение указателя не сказывается на результате измерений.

Пусть, как и в первом случае , при этом на экране можно получить два изображения предмета (рис. 3) увеличенное и уменьшенное Расстояние, на которое нужно при этом сместить линзу, обозначим через .

Из соображений симметрии ясно, что , . Поскольку , а расстояние между двумя положениями линзы

. Тогда подставляя в формулу линзы, после преобразований получим .

Решая это квадратное уравнение, найдем, что , . И тогда .

Отсюда следует, что

Перемещая линзу между осветителем и экраном, получите четкое увеличенное изображение источника света. Перемещая линзу к экрану, получите четкое уменьшенное изображение источника и измерьте расстояние , на которое смещается при этом линза.

Рассчитайте по вышеприведённой формуле фокусное расстояние линзы. Сравните полученные результаты. Зная фокусное расстояние линзы определите ее оптическую силу.

Задание 2. Определение фокусного расстояния и оптической силы

рассеивающей линзы.

Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы затрудняется тем, что изображение действительного источника света получается мнимым и поэтому не может быть непосредственно измерено. Использую положительную линзу можно устранить эту трудность. Если рассеивающую линзу расположить вплотную к собирающей, то получится система линз. Оптическая сила системы линз . Если оптическая сила рассеивающей линзы по модулю меньше чем оптическая сила собирающей линзы, то система линз будет иметь положительную оптическую силу. Следовательно, фокусное расстояние системы линз может быть определено способами, описанными в задании 1. Зная оптическую силу собирающей линзы и системы линз можно найти оптическую силу и фокусное расстояние рассеивающей линзы.

Таблица

Линза	Изображение	, м	, м	, м	,	, м	,	, м	, м	, м	, м
Собирающая линза	увеличенное
уменьшенное
Система линз	увеличенное
уменьшенное
Рассеивающая линза