Определение фокусного расстояния и увеличения линз. Лабораторная работа 2 по теме Определение фокусного расстояния и увеличения линз студент группы Проверил
 Скачать 249.29 Kb.
|
|
Кафедра «Физика» Лабораторная работа № 2 по теме « Определение фокусного расстояния и увеличения линз» Выполнил: студент группы Проверил: Астрахань 2020 Цель работы: ознакомление с методами определения фокусного расстояния и увеличения линз. Оборудование: модули: конденсор с экраном 5, объектив 6, микропроектор 2, кассета в двухкоординатном держателе 8; объекты: калибровочная сетка 2. Контрольные вопросы Что называется линзой? Какие классы линз вы знаете? От чего зависит, к какому классу относится линза? Линзой называется шлифованное стекло или любое другое прозрачное вещество, ограниченное с двух сторон сферическими поверхностями; в частном случае одна из поверхностей линзы может быть плоской. Линзы разделяются на два класса: собирающие, или выпуклые, когда сферическая поверхность выпуклая, и рассеивающие, или вогнутые, когда сферическая поверхность вогнутая. Назовите основные характеристики линзы. оптический центр, главная оптическая ось, побочная оптическая ось, фокус, фокусное расстояние, фокальная плоскость, оптическая сила. Формулы линзы и величины входящие в эти соотношения.  F – фокусное расстояние линзы; d - расстояние от линзы до источника (предмета) вдоль главной оптической оси линзы; f - расстояние от линзы до изображения предмета вдоль главной оптической оси линзы; Дать определения действительного и мнимого изображения. От чего зависит вид изображения (действительное или мнимое, уменьшенное или увеличенное), созданного собирающей и рассеивающей линзами? Если исходящие из точки лучи после преломления в линзе сходятся, точка их пересечения называется действительным изображением точки: если в этой точке поместить экран, мы увидим на нем изображение точки. Если же лучи, идущие из точки, после преломления в линзе расходятся, то точка, в которой пересекаются их продолжения, называется мнимым изображением точки. Такое изображение нельзя увидеть на экране. Вид изображения, созданного собирающей линзой, зависит от соотношения между расстоянием от предмета до линзы а и фокусным расстоянием линзы f:
Как строится изображение предмета в собирающей линзе? Проиллюстрируйте примерами построения действительного и мнимого изображений.     Как строится изображение предмета в рассеивающей линзе? Покажите на примере.  На каком расстоянии от собирающей линзы с оптической слой 3 диоптрии нужно поместить предмет, чтобы получить его мнимое изображение, увеличенное в 5 раз?  ,   =>    Вывести формулу (2.3).     Порядок выполнения работы Задание 1. Калибровка микропроектора Калибровка заключается в определении поперечного увеличения линзы микропроектора. Для калибровки устанавливают микропроектор на оптической скамье, а перед ним – модуль 5 или другой элемент так, чтобы лазерный пучок расширился и осветил в объектной плоскости микропроектора площадку диаметром 5-10 мм, при этом на экране будет освещена площадка диаметром в несколько сантиметров. Размещая в кассете микропроектора различные объекты, получают на экране их увеличенное изображение. 1. Отъюстируйте установку по методике, описанной на стр. 12. 2. Установите на оптической скамье линзу-конденсор (модуль 5) и в непосредственной близости от него микропроектор (модуль 2). В кассете микропроектора установите объект 2 – калибровочную сетку, цена деления h которой 1,00 мм. 3. По шкале экрана определите координаты изображений нескольких штрихов сетки и найдите расстояние Н между соседними изображениями штрихов. Координата центра исследуемого изображения по шкале экрана должна быть на 30±10 мм больше координаты риски микропроектора по шкале оптической скамьи. При нарушении этого условия увеличиваются погрешности измерений. 4. Найти H для пяти положений микропроектора (отодвигая его каждый раз на 1 см от конденсора) и по среднему значению вычислить его увеличение β = Hср/h. 5. Общая длина b хода луча от линзы микропроектора до экрана определяется конструкцией установки и не может изменяться. В нашей установке b = 285 мм. Тогда фокусное расстояние линзы (2.3)Задание 2. Определение фокусного расстояния объектива  Рис. 2.3. 1. Поставьте линзу-конденсор (модуль 5) сразу за излучателем. Микропроектор (модуль 2) разместите на расстоянии не менее 45 см от конденсора. Объектив (модуль 6) поместите на оптическую скамью между конденсором и микропроектором (рис. 2.3). Перемещая объектив, получите на экране установки сфокусированное изображение точечного источника света, созданного конденсором. 2. Определите расстояние от риски конденсора до риски объектива и расстояние от риски объектива до риски микропроектора, соответственно а1 и b1, найдите фокусное расстояние f1 объектива, воспользовавшись формулой тонкой линзы (2.2). 3. Получите сфокусированное изображение точечного источника при другом положении объектива, найдите новые значения a2, b2 и f2. Сравните их с предыдущими. Проверьте, выполняются ли соотношения  ,  .4. Выполните пункты 1-3 еще два раза для различных положений микропроектора (модуль 2). При этом расстояние между микропроектором и конденсором (  , см. рис. 2.3) не должно быть меньше 45 см.5. Вычислите  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  и результаты занесите в таблицы:
Задание 3. Определение фокусного расстояния и увеличения объектива с помощью калибровочной сетки. 1. Повторите эксперимент, описанный в задании 2, используя вместо конденсора калибровочную сетку (вместо точечного источника протяженный предмет), установленную в двухкоординатном держателе (модуль 8) на расстоянии 20-40 мм от лазера. Принципы измерений те же. 2. Увеличение объектива β1 и β2 определяйте при двух его положениях, дающих резкое изображение сетки. Для этого для каждого из трех положений микропроектора определяйте шаг (расстояние между соседними штрихами) Н1 и Н2 двух резких изображений сетки, а также соответствующие значения a1, b1, a2, b2. Измерив данные величины, выньте калибровочную сетку из двухкоординатного держателя и вставьте ее в кассету микропроектора, расфокусируйте систему, сдвинув объектив на 1-2 см и измерьте шаг Н изображения сетки, получившегося на экране установки. 3. Проведите измерения, описанные в пункте 2, еще для двух положений микропроектора. 4. Увеличения находят по формулам:   5. Проанализируйте соотношение между  и  .6. Полученные сведения занесите в таблицы. Данные, касающиеся определения фокусного расстояния объектива, занесите в таблицу, идентичную таблице в задании 2. Остальные результаты поместите в нижеследующую таблицы:
|
