Лаборатория № 13
Лаборатория № 13
Определяне на фокусното разстояние на обектива
Целта на работата. Запознаване с една проста оптична система и определяне на фокусното разстояние и разминаващи се лещи.
Най-простият оптичната система е леща, която е орган, направен от хомогенен материал прозрачна за светлината и ограничена от две сферични повърхности. Ако разстоянието между граничните повърхности на лещите на обектива в център г е много по-малки радиуси на кривина, лещата се нарича тънък (фиг. 1).
Фиг. 1 показва често използвани практика двойноизпъкнали (а) двойно вдлъбнати и (б) на лещата.
Линията, свързваща центровете O1 и O2 ограничаващи повърхности сферична леща, наречен основен оптичната ос. Лъчи успоредни на оптичната ос, след преминаване през лентикулярната (събиране) леща събират в точка на тази ос М (фиг. 2а) (леща има две основни фокуса). Тази точка се нарича основният фокус на обектива на приближаващите се. При преминаване през биконкавен (разминаващи) обектива успоредни лъчи се разминават. M1 основна точка на оптичната ос, която е за продължаването на тези различаващи се лъчи, нарече главен фокус на отклоняваща обектива (фиг. 2b) (това се нарича също така и въображаеми фокуса).
Разстоянието от центъра О на оптични лещи на обектива основната фокус се нарича фокусно разстояние Е. Това зависи от стойността на радиуси на кривина R1 и R2. ограничават неговия сферична повърхност, индексът величина prelomleniyap и материала на лещата по отношение на околната среда. Тази връзка е както следва:
Стойността на обектива се нарича оптична сила. Оптичната сила на лещата се измерва в диоптри. Диоптъра е оптическа сила на обектива с фокусно разстояние от един метър. Оптичната сила на лещата на събиране е положителен, и разсейването # 45; отрицателна.
Основното свойство на обектива е способността му да произвежда образи на обекти. Обективът на приближаващ се осигурява както реалния и виртуалния образ като увеличен или намален на изображението, както и да се обърне директно изображение. Това зависи от това къде се намира обекта, между лещата и фокусна точка или между фокус и двойна фокус, или двоен фокус. Различия в обектива винаги дава фиктивно и е умалено изображение. Разстоянието от леща обект и на разстояние D от обектива на F на изображение (фиг. 3), свързани с неговото съотношение на фокусното разстояние F
В тази формула знака (+) съответства на събиране (Фигура 3, а.), И знака (-) # 45; разсейване (фиг. 3b) лещи. Ако събирането на обектива дават виртуален образ, по формула (2) Необходимо е преди термина, съдържащ стойност F. сложи знак (-).
С помощта на уравнението (2), е възможно да се определи експериментално фокусното разстояние Е. Обаче, точността на такъв директно определяне на фокусното разстояние е малък. Това се дължи на факта, че при измерване на разстояния г и е ние правим относително големи грешки.
Налице е по-точен начин за определяне на фокусното разстояние, при което не се измерва разстоянието D и F. Този метод е както следва. Той определя разстоянието L между обект *) и екрана, който се получава увеличено изображение на обекта на известно разстояние г и е (фиг. 4а). След това, без докосване на предмета и екрана, се движи обектива на друга позиция и получат намалена изображение на обекта в нов разстояние D 'и Е "(Фиг. 4Ь). Сега, знаейки, и измерване на разстояние L между две последователни позиции на обектива, че е възможно да се намери на фокусно разстояние F на формулата на обектива
По този начин, за да се определи фокусно разстояние L, и е достатъчно да се измери.
Различия в обектива не дава реален образ, на екрана. Следователно, за да определите фокусното разстояние на лещата различаващи се използва със спомагателен събирателна леща б # 243; Proc Необходимост оптична мощност от отрицателната лещата в модул. С помощта на този помощен обектив се получава на екрана действителната увеличеното изображение на обекта. След това, леща (фиг. 5) постави между дифузия на екрана и обектива, с ясен образ на обекта се губи. Бутане на екрана и преместване на отклоняваща обектива, отново се постигне ясно изображение на обекта.
На фокусното разстояние на лещата различаващите се изчислява съгласно формула (4), където # 45; разстоянието от отклоняваща обектива на първа и втора позиция на екрана, съответно:
Редът на изпълнение и обработка на резултатите от измерванията
Дейност 1. Определяне на фокусно разстояние на обектива на събиране.
Първият метод. Преместването на оптична леща пейка и на екрана, се прави ясно изображение на екрана на окото. Измерена стойност г и е по скалата на оптичния игра съгласно формула (2) определяне на фокусното разстояние на лещата. Опитът се провежда три пъти, избор на различни г както е. От резултатите от изчисленията по формула (2) за всеки експеримент са средната стойност на фокусното разстояние и грешки от измерването.
Вторият метод. Върху оптично стенд екрана така, че разстоянието L между обекта и е повече от 4 F (стойност Е е известен от измервания от първия метод). Разстоянието L точно измерване на скалата. Между обектива на обекта и на екрана се поставя. Оставянето на разстоянието между обекта и на екрана е постоянна по време на експеримента, се премести на обектива и да получите ясна увеличено изображение на точка обект от мащаба на позицията на обектива. След това, преместване на обектива и да получите ясно изображение на миниатюрата на обекта, маркирайте новата позиция на лещата. Измерете разстоянието между двете положения на обектива. Съгласно формула (3) определяне на фокусното разстояние Е. Експериментът се повтаря три пъти, и избиране на различни L. От резултатите от изчисленията по формула (3) за всеки експеримент са средната стойност на фокусното разстояние и грешки от измерването.
Упражнение 2. Определяне на фокусното разстояние на обектива отклоняваща.
Поставянето между обекта и на екрана е само една събирателна леща, за да се получи ясна представа за повишената екрана на окото и отбелязване на позицията на владетел екран (точка на фиг. 5). След това, между обектива на събиране и на екрана се поставя разминаващи обектив и да го извадите от екрана отново, за да го получите ясно изображение на решетката. Новата позиция на екрана също така да се отбележи, на линията (точката на фиг. 5). Чрез измерване на разстоянието от разминаващи обектива на първата позиция на екрана, намиране на разстоянието; измерване на разстоянието от отклоняваща обектива на втората позиция на екрана, намиране на разстоянието. Според формулата (4) изчисляване на фокусно разстояние на обектива отклоняваща.
Опитът се извършва 3 пъти, за избиране на различна позиция на екрана, когато произвежда изображение с един обектив приближаващите се. От резултатите от изчисленията по формула (4) за всеки експеримент са средната стойност на фокусното разстояние и след това се изчисли грешки от измерването.
Въпроси за самоконтрол
- Посочете закона за отражение на светлината (всичките три от неговите разпоредби).
- Посочете закона за пречупване на светлината (всичките три от неговите разпоредби).
- Каква е скоростта на светлината, и ако то се променя по време на прехода на светлината от една среда в друга?
- Какво е най-Nat. което означава, че абсолютната пречупване на материала?
- Какво е значението на относителния коефициент на пречупване на материала?
- Какво е явлението пълно вътрешно отражение (ТИР), и при какви условия се случва това явление? Осигуряване на приложения примери ВОП надзор в природата и в практиката (оптични устройства, комуникационни, медицина).
- Напиши формула на тънък обектив и да обясни смисъла на ценностите си страни.
- Изграждане на курс на едноцветен лъч през призма с.
- Изграждане на курс на едноцветен лъч през равнина паралелна стъклена пластина във въздуха.
- Един учител рисунка, изграждане на образ на обекта в обектива.
- Какво е феноменът на дисперсия на светлина? Предоставя примери прояви на това явление в природата и използвани в областта.
- Какви са лещи, които ² ². как и защо се извършва?
- Описание на процеса на разлагане (разделяне) на бял светлинен лъч в своите цветни греди чрез преминаване на светлина през бяло призма.
- Обяснете причината ² ² вътрешно осветление диамантите (диаманти фасетираните).