Метод на Бесел

ЛАБОРАТОРИЯ #3ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ФОКУСНОТО РАЗСТОЯНИЕ НА ОБЕКТИВА

ПО МЕТОДА НА БЕСЕЛЦелта на работата: изучаване на законите на геометричната оптика, определяне на фокусното разстояние на лещите.

Уреди и аксесоари: оптична пейка, лазер, дифракционна решетка, две лещи, екран, измервателна линийка.Кратка теорияЛещатае прозрачно тяло, ограничено от две извити или извити и плоски повърхности. Обикновено се използват лещи, чиито повърхности имат сферична форма. Основните видове лещи са показани на фиг.1.

Фиг.1 Основните видове лещи. Фигура 1 показва събирателни лещи (1 - двойно изпъкнали, 2 - плоско-изпъкнали, 3 - вдлъбнати-изпъкнали (положителен менискус) и дивергентни - (4 - двойно-вдлъбнати, 5 - плоско-вдлъбнати, 6 - изпъкнали-вдлъбнати (отрицателен менискус)).

Има тънки и дебели лещи. Една леща се нарича тънка, ако нейната дебелина може да бъде пренебрегната в сравнение с радиусите на кривината на нейните повърхности.

Система, състояща се от една или повече лещи, се наричацентрирана, ако центровете на кривината на всички нейни пречупващи повърхности лежат на една и съща права линия, нареченаоптична ос.

Нека разгледаме основните свойства на центрирана система, използвайки примера на дебела двойноизпъкнала стъклена леща във въздуха.

Лъчите, преминаващи през първияосновен фокус

излизат от другата страна на лещата в лъч, успореден на главната оптична ос(фиг. 2).

Ориз. 2 Преминаването на лъчи, събиращи се в първия главен фокус F1 през двойно изпъкнала леща.

Основният фокус е на разстояние -f

от първатаглавна равнинаH, която се определя като геометричното място на точките на пресичане на падащите лъчи с технитеудължители зад обектива. Тук и по-долу всички разстояния, преброени спрямо пътя на лъчите, са обозначени със знака "-" (правилото на знаците).

Снопът от лъчи, падащ върху лещата успоредно на главната оптична ос, се събира във втория главен фокус F

, отдалечен на разстояние fот втората главна равнина H.

Фиг.2' Преминаване на сноп лъчи, успореден на оптичната ос, през двойноизпъкнала леща.

Ако една и съща среда е от двете страни на лещата, фокусните разстояния са еднакви: -f

= f= f. Стойността D = 1/f се наричаоптична мощностна лещата.

Събирателната леща събира лъчите успоредно на оптичната ос при реалния фокус f>0 (фиг. 2') и има положителна оптична сила.

Фиг.3 Преминаване на сноп лъчи, успореден на оптичната ос, през разсейваща леща.

Оптичната сила на разсейващата леща е отрицателна, тъй като за нея точката

конвергенция на успоредни лъчи имагинерно f

експеримент номер	1	2	3	4	5	вж.

1. Инсталирайте втория обектив по пътя близо до първия. Направете измервания в стъпка 4 със система, съставена от две лещи. Повторете измерването на координатите на всяка позиция пет пъти и въведете в таблица 2.

Таблица 2

Опит №	1	2	3	4	5	вж.

1. Отстранете двете лещи от държача и поставете екрана така, че петната да са ясно видимимежду лъчите на главния светъл "кръст". За да наблюдавате феномена на изкривяване, поставете държача на лещите приблизително в средата между решетката и екрана (фиг. 11).

Фиг. 11 Път на лъчите при наблюдение на изкривяване.

Поставяйки една леща в тракта, след това двете лещи заедно, дръпнете навътре

във всеки случай структурата на разпределението на светлинните петна върху екрана (фиг. 12).

Фиг.12 Разпределение на петна върху екрана с изкривяване на игла и цилиндър.

Обработка на резултатите от измерването

1. Изчислете разстоянието L (10):
   
   , (10); където
   
   и
   
   са съответно координати на мрежата и екрана.
2. Намерете средните стойности на
   
   и
   
   координатите за първата леща и системата от лещи и определете разстоянието A от тях, като използвате формулата (11) и в двата случая:
   
   , (11); където
   
   и
   
   са средните стойности на координатите на лещата, когато лъчите се събират на екрана.
3. Определете фокусните разстояния на първата леща и системата от лещи, като използвате формулата (7).
4. Изчислете фокусното разстояние на втората леща, като използвате формулата (9a).
5. Въз основа на направените скици и фигура 12 определете естеството на изкривяването за система от две лещи и за всяка леща поотделно.

При извършване на лабораторни работи спазвайте правилата за безопасност в лаборатория "Оптика".

1. Какво се нарича леща и избройте основните видове лещи?

2. Каква е оптичната сила на лещата?

3. Какъв е методът на Бесел за определяне на оптичната сила на леща?

4. Ако две лещи са сгънати близо, тогава как да се определи оптичната сила на тази система?

5. Какво е явлението изкривяване?

1. Трофимова T.I. Курсът на общата физика: учебник. Ръководство за университети / T.I. Трофимова.-14 изд., ст.- М.:Издателски център "Академия", 2007, §166. стр. 304-310.

---