III. Проведение эксперимента и обработка результатов
I. Основные понятия и определения
Линза – прозрачное тело, ограниченное сферическими поверхностями. У вогнутых линз середина тоньше, чем края: двояковогнутая, плоско-вогнутая, выпукло-вогнутая. Эти линзы рассеивают параллельный пучок света. У выпуклых линз наоборот: середина толще чем края и они собирают параллельный пучок света в точку называемую фокусом. Точка, в которой пересекаются не сами лучи, а их продолжение, называется мнимым фокусом линзы. Изображения в этой линзе – также мнимые, уменьшенные, прямые. В формуле тонкой линзы величины F, f – для рассеивающей линзы – отрицательные
–1/F = (1/ a) – (1/f)
Для построения изображений пользуются теми же удобными лучами, что и для собирающей линзы:
1. Луч, проходящий через оптический центр, не меняет своего направления.
2. Луч, параллельный оптической оси, направлен на фокус (задний).
3. Луч, направленный на фокус (передний), выходит из линзы параллельно оптической оси.
Два главных фокуса лежат на главной оси, побочные фокусы – на побочных осях, образуя две фокальных плоскости .Оптическая сила рассеивающей линзы отрицательна и поэтому она уменьшает общую оптическую силу системы собирающей и рассеивающей линз.
Добщ = Дсоб – Драс
Для нахождения фокусного расстояния рассеивающей линзы применяют вспомогательную собирающую. Зеркала, поверхность которых составляет часть поверхности шара, называются сферическими. Они бывают выпуклыми и вогнутыми. Середина зеркала называется полюсом “Р”. Центр сферы называется оптическим центром, а все направления, проходящие через оптический центр, называются оптическими осями. Вогнутые зеркала являются собирающими и имеют действительный фокус – точку встречи пучка параллельных лучей. Выпуклые зеркала – рассеивающие и имеют мнимый фокус. Расстояния до изображения считаются положительными, еcли измерены от полюса в сторону источника света и отрицательными, еcли отсчитаны от полюса до зеркала. Формула для сферического зеркала имеет такой же вид, как и для тонкой линзы:
1/F=(1/ a)+(1/f).
Для построения изображений в зеркале кроме лучей, известных по линзам:
1. Луч, параллельный оптической оси.
2. Луч, проходящий через фокус.
3. Луч, проходящий через оптический центр, используется.
4. Луч, падающий в полюс, зеркала, отражается симметрично.
Итак, луч параллельный оси зеркала, отразившись, пройдет через фокус, соединяя точку падения А со сферическим центром О.
По закону отражения Ð А1АО=ÐОАF. А также ÐFOA=A1AO, как накрест лежащие. Тогда и AF=FO.
Т.к. сегмент зеркала мал, то PF»AF»FO=R/2, где R – радиус кривизны. Это позволяет определить его косвенно, через удвоенное фокусное расстояние F=R/2.
II. Методика эксперимента
Определение фокусного расстояния по величине предмета и его изображения, а также по расстоянию последнего от линзы
Обозначим величину предмета l, величину его изображения a ирасстояния их от линзы соответственно через а и b. Эти величины связаны между собой известным соотношением l/a=a/b. Определяя отсюда а (расстояние от предмета до линзы) и подставляя его в формулу 1/f= 1/a +1/b, легко получить выражение f через эти три величины f=bl/a+l.
Измерения
Ставим линзу между экраном и предметом так, чтобы на экране со шкалой получилось сильно увеличенное отчётливое изображение выреза в осветителе и сетки, и отсчитывают положение линзы и экрана. Измеряют при помощи линейки величину предмета и величину его изображения до линзы, находят фокусное расстояние линзы по формуле f=bl/a+l. Изменяя расстояние от плоскости сетки до экрана, повторяют опыт несколько раз.
III. Проведение эксперимента и обработка результатов