ВИВЧЕННЯ ТОНКОЇ ЛІНЗИ
Прилади і матеріали:тонка лінза,освітлювач зі щілиною, екран. Мета роботи: ознайомитись з основними положеннями геометричної оптики, визначити характеристики тонкої лінзи. І. Теоретичні відомості Лінзою називається прозоре тіло з певним показником заломлення, обмежене двома сферичними (іноді циліндричними ) поверхнями. Лінія, що проходить через центри кривизни обох поверхонь, називається головною оптичною віссю лінзи. Побудуємо зображення за допомогою збірної лінзи, якщо відома фокусна віддаль і віддаль до предмета.
Рис.1. Зображення одержане на рис.1, називається дійсним, оскільки дійсно може бути спроектоване на екран. Одержимо формулу тонкої лінзи. Розглянемо рис.5. Рис.2. Тут використовуються наступні позначення: f – фокусна віддаль лінзи, додатна для опуклої і від’ємна для вгнутої лінзи. Фокусом лінзи називається точка, в якій після заломлення збираються всі промені, що падають на лінзу, паралельно до головної оптичної осі. Зауважимо, що віддаль від лінзи до предмета завжди більша від 0; x0 - віддаль від лінзи до зображення. x0 > 0, якщо зображення і предмет знаходяться по різні сторони від лінзи, і x0 < 0, якщо зображення розташоване з того ж боку, що і предмет; h0 - висота предмета, h0 > 0, якщо предмет розташований над віссю лінзи. hі - висота зображення, hі > 0, якщо зображення знаходиться над віссю лінзи. Виходячи з подібності трикутників (рис.2): , (1) hі<0, так як зображення знаходиться нижче осі лінзи. Також: , (2) ліві частини в цих співвідношеннях однакові, тому, прирівнюючи праві частини, одержимо: (3) Звідки x0x – fxi - fx0 = 0. Розділимо кожен член останньої рівності на x0xif і, перегрупувавши, одержимо: (4) Це формула тонкої лінзи. Фокусна відстань тонкої лінзи пов’язана з радіусом кривизни Rі співвідношенням: , (5) де n- показник заломлення. Величина, обернена до фокусної віддалі, називається оптичною силою лінзи: D= 1/f. (6) Оптична сила вимірюється в діоптріях (Дп) Лінійне збільшення лінзи – це відношення висоти зображення предмета до висоти предмета. Г= hі/h0. (7) Розглянувши попередній рисунок, одержимо: Г= hі/h0= -xi/x0. (8) III. Хід роботи 1. Увімкнути освітлювач в електромережу і одержати чітке зображення щілини освітлювача (“предмета”) на екрані. 2. Вимірюючи відстані x0 і xi, з рівняння (4) визначити фокусну відстань. З рівняння (8) визначити збільшення лінзи, а з рівняння (6) – оптичну силу D.
Таблиця Результати вимірювань та обчислень
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|