Wyznaczanie odległości ogniskowych
soczewek za pomocą ławy optycznej
72a
CEL ĆWICZENIA
Praktyczne zapoznanie się z powstawaniem obrazów przy pomocy soczewek. Zapoznanie się z metodami wyznaczania ogniskowej soczewek za pomocą ławy
optycznej.
Wyznaczanie ogniskowych soczewek skupiających i rozpraszających.
ZAGADNIENIA TEORETYCZNE
1. Podstawowe prawa optyki geometrycznej.
2. Soczewki i ich podział, obrazy dawane przez soczewki, równanie soczewki i jego dyskusja.
3. Zdolność zbierająca soczewki.
4. Metody wyznaczania ogniskowej soczewki za pomocą ławy optycznej. 5. Metoda przeprowadzenia dyskusji błędów.
PRZEBIEG ĆWICZENIA
1. Wyznaczanie ogniskowej f na podstawie pomiaru odległości przedmiotu i obrazu od soczewki skupiającej:
- przesuwając soczewkę skupiającą wzdłuż ławy optycznej, przy ustalonej odległości l (l = x + y) znaleźć położenie, przy którym powstający na ekranie obraz powiększony lub pomniejszony jest najbardziej wyrazisty.
- odczytać odległość x przedmiotu od soczewki i zmierzyć odległość y soczewki od ekranu.
- obliczyć ogniskową soczewki skupiającej ze wzoru:
y x y x f .
2. Pomiar ogniskowej f metoda Bessela dla soczewki skupiającej:
- ustawić oświetlacz i ekran na ławie optycznej w odległości l większej od 4f, a następnie przesuwając soczewkę wyznaczyć wzajemną odległość d dwóch położeń soczewki, dla których otrzymujemy na ekranie dwa ostre obrazy przedmiotu: jeden powiększony, drugi pomniejszony.
l d l f 2 4 1 .
3. Wyznaczanie ogniskowej f soczewki skupiającej z wielkości powiększonego obrazu:
- przesuwając soczewkę wzdłuż ławy optycznej znaleźć na ekranie ostry obraz powiększony. Zanotować odległość y obrazu od soczewki. Zmierzyć linijką wielkość L obrazu powstałego na ekranie, oraz wielkość l przedmiotu,
- obliczyć ogniskową badanej soczewki skupiającej:
L l y l f .
4. Pomiar ogniskowej soczewki rozpraszającej.
- zestawić układ dwóch soczewek: skupiającej, której ogniskową wyznaczono poprzednio i rozpraszającej, której ogniskową chcemy wyznaczyć.
Uwaga: powstały układ powinien być układem zbierającym │f1│<│f2│, f1
-ogniskowa soczewki zbierającej, f2 -ogniskowa soczewki rozpraszającej.
- metodą Bessela wyznaczyć ogniskową tego układu soczewek fu. Obliczyć
ogniskową soczewki rozpraszającej z zależności:
u u f f f f f 1 1 2 .
5. Błąd odległości ogniskowej f wyznaczamy osobno dla każdej metody stosując prawo przenoszenia błędu dla pomiarów pośrednich nieskorelowanych.
6. Porównać dokładność poszczególnych metod pomiaru odległości ogniskowej.
LITERATURA
1. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, t. 2, PWN, Warszawa 2015. 2. T. Dryński, Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki, PWN, Warszawa 1980.
3. H. Szydłowski, Pracownia fizyczna, PWN, Warszawa 1997.
PRZYRZĄDY POMIAROWE I MATERIAŁY
Ława optyczna, soczewki, lampa oświetlająca, ekran, linijka.
UWAGI
Tabela pomiarowa powinna zawierać wszystkie wielkości występujące we wzorach oraz dokładności wszystkich przyrządów, którymi dokonywano pomiaru. Jako dokładność pomiaru odległości soczewki należy przyjąć odległość, dla której obraz przedmiotu wydaje się być wciąż „ostry”.
