Andrew Simon - фізика

Визначення фокусних відстаней та оптичних сил лінз

SkazhenijAndrew — Tue, 21 Apr 2020 09:03:40 +0000

Визначення фокусних відстаней та оптичних сил лінз

Мета роботи:використовуючи формулу тонкої лінзи визначити фокусні відстані та оптичні сили збиральної та розсіювальної лінз.
Обладнання: розсіювальна лінза, збиральна лінза, джерело світла, екран, лінійка вимірювальна, штативи 2 шт або оптична лава.

Теоретичні відомості:

Так як метод визначення фокусної відстані збиральної лінзи є доволі тривіальним, ми не будемо тут детально зупинятися на ньому. Обмежимося лише згадкою про формулу тонкої лінзи: 1/F=(1/d)+(1/f), де F - фокусна відстань збиральної лінзи,d - відстань від джерела світла або предмета до збиральної лінзи і f - відстань від збиральної лінзи до зображення джерела світла або предмета. З розсіювальною лінзою ситуація буде трошки складніша.

Як відомо, розсіювальна лінза утворює лише уявне зображення, яке неможливо одержати на екрані, а, отже, неможливо виміряти відстань від лінзи до зображення. Фокусну відстань розсіювальної лінзи можна визначити, якщо використати другу лінзу - збиральну.

Одержавши за допомогою збиральної лінзи дійсне зображення S' джерела світла на екрані, можна поставити між збиральною лінзою і екраном розсіювальну лінзу. Дійсне зображення джерела світла при цьому зміщується. Нове положення зображення S" можна знайти переміщенням екрана.

Рис.1 Схематичне зображення руху променів крізь збиральну та розсіювальну лінзи.

Використовуючи властивість зворотності світлових променів, можна прийняти, що світлові промені виходять із точки S", а в точці S' одержується зображення точки S". Позначивши відстані від точок S" і S' до розсіювальної лінзи відповідно через d і f, запишемо формулу тонкої лінзи з врахуванням правила знаків:

-1/F=(1/d)-(1/f)

Звідси для модуля фокусної відстані одержимо: F=(fd)/(d-f) .

Хід роботи:

1. За допомогою збиральної лінзи отримайте на екрані дійсне зображення предмету або джерела світла.

Рис.2 Дійсне зображення щілини у вигляді літери "F" на екрані.

2. Визначте відстані між джерелом світла і збиральною лінзою d та між збиральною лінзою і екраном f.

3. Використовуючи формулу тонкої лінзи визначте фокусну відстань F та оптичну силу D збиральної лінзи.

4. Між збиральною лінзою і екраном встановіть розсіювальну лінзу. Виміряйте відстань f від екрана до розсіювальної лінзи.

Рис.3 Встановлена розсіювальна лінза між збиральною лінзою та екраном

5. Відсовуючи екран від розсіювальної лінзи, знов отримайте на екрані чітке зображення нитки лампи (або щілини). Виміряйте відстань d від екрана до розсіювальної лінзи.

6. Обчисліть фокусну відстань F та оптичну силу D розсіювальної лінзи.

7. Повторіть вправи, описані в пунктах 2-4 три-чотири рази . Результати вимірювань занесіть у створену Вами таблицю.

8. Запишіть результати вимірювань та оцініть похибки вимірювань.

9. Обчисліть відповідні похибки.

10. Дайте відповіді на контрольні запитання.

11. Відпочивайте! :-)

No	*Тип лінзи*	d	f	F	D
1
2
...

Якщо Ви не маєте можливості виконати роботу самостійно, скористайтесь даними з відео, що розташоване нижче контрольних запитань:

Контрольні запитання:

1. Доведіть справедливість формули тонкої лінзи.

2. Чи буде залежати точність визначення фокусної відстані лінзи від значення самої фокусної відстані? Відповідь поясніть!

3. Чому не можна визначити фокусну відстань розсіювальної лінзи тим же методом, яким визначається фокусна відстань збиральної лінзи?

4. В яких випадках не можна використовувати формулу тонкої лінзи? Наведіть приклади.

5. Підтвердьте або спростуйте твердження: "Так як оптична сила лінзи та її фокусна відстань - величини оберненопропорційні, то чим точніше ми визначаємо одну величину, тим гіршою стає точність визначення іншої".

Tags:

Практичні роботи

фізика

11-й клас

11 клас

Фізичний практикум

Фокусна відстань

Визначення фокусної відстані

Розсіювальна лінза

Визначення показника заломлення скла за допомогою мікроскопа

SkazhenijAndrew — Tue, 07 Apr 2020 14:15:15 +0000

Визначення показника заломлення скла за допомогою мікроскопа

Мета роботи: оволодіти методом визначення показника заломлення скла за допомогою мікроскопа та визначити показник заломлення скла.
Обладнання: мікроскоп з мікрометричним гвинтом, скляна пластина з мітками на обох поверхнях, мікрометр (штангенциркуль).

Теоретичні відомості:

Абсолютним показником заломлення n даного середовища називається відношення синуса кута падіння α променя, що йде з вакууму, до синуса кута заломлення β в цьому середовищі, тобто n=sinα/sinβ.

Рис.1 Схематичне зображення руху променів у скляній пластинці з паралельними гранями.

У цій роботі показник заломлення скла визначається за допомогою мікроскопа. Щоб пояснити суть цього методу, розглянемо хід променів від фіксованої точки, наприклад точки О, розташованої на протилежному боці пластинки щодо спостерігача. Промені світла ОВ та ОС (див. рисунок 1 вище) на межі скла й повітря заломлюються і йдуть у напрямках ВЕ і СД. Продовження променів ВЕ та СД перетинаються в точці О'. У цій же точці перетинаються продовження заломлених променів, що виходять з точки О в усіх напрямках. Отже, спостерігачеві здається, що промені виходять не з точки О, а з точки О' - її уявного зображення. Як показано на рисунку 1,

tgβ=x/a
tgα=x/(d-b)

Поділивши tgα на tgβ, матимемо: tgα/tgβ=d/(d-b)=d/d', де d' - уявна товщина пластинки, яку вимірюють за допомогою мікроскопа.

У разі спостереження по нормалі до граней пластинки кути будуть малими, тому тангенси кутів можна замінити їх синусами. Отже, n=sinα/sinβ=d/d', тобто, для визначення показника заломлення скла потрібно виміряти дійсну і уявну товщину пластинки.

Хід роботи:

1. Покладіть скляну пластину на предметний столик мікроскопа.

Рис.2 Скляна пластинка на предметному столику мікроскопа.

2. Наведіть мікроскоп на чітке зображення якої-небудь точки на одному боці пластини та визначте покази мікрометричного гвинта K₁ (в даній варіації роботи визначте покази мікрометра, прилаштованого до мікроскопа).

Рис.3 Зображення у сфокусований мікроскоп на одній з граней пластини.

3. Після цього мікрометричним гвинтом перемістіть тубус мікроскопа, при якому видно чітке зображення мітки на іншому боці пластини.
4. Визначте покази мікрометричного гвинта K₂ для даного випадку.

Рис.4 Показники мікрометра при сфокусованому мікроскопі на одній з граней пластини K₁.

Рис.5 Показники мікрометра при сфокусованому мікроскопі на іншій грані пластиниK₂.

5. Повторіть вправи, описані в пунктах 2-4 три-чотири рази . Результати вимірювань занесіть у створену Вами таблицю.
6. Визначте уявну товщину пластинки та обчисліть відповідні похибки.
7. За допомогою мікрометра або штангенциркуля виміряйте товщину пластинки в тому місці, де відбувалося вимірювання її уявної товщини.

Рис.6 Визначення товщини скляної пластини мікрометром.

8. Запишіть результати вимірювань та оцініть похибки вимірювань.
9. Визначте показник заломлення скляної пластинки. Обчисліть відповідні похибки.
10. Порівняйте отримані значення із стандартними табличними величинами та зробіть висновки!
11. Дайте відповіді на контрольні запитання.
12. Відпочивайте! :-)

Якщо Ви не маєте можливості виконати роботу самостійно, скористайтесь даними з відео нижче:

Контрольні запитання:
1. Що називається абсолютним показником заломлення?
2. Як впливає товщина пластини на точність вимірювання показника заломлення?
3. Чим відрізняється абсолютний показник заломлення від відносного?
4. Який фізичний зміст показника заломлення?
5. Знайдіть відносний показник заломлення скляної пластинки, що використовувалася в роботі, відносно води.

Tags:

Визначення показника заломлення

Визначення показаника заломлення скла

SkazhenijAndrew — Sun, 29 Mar 2020 09:28:04 +0000

File:

Зразок аркуша з паралельними лініями

Результат виконная роботи, що можна використати для безпосередніх розрахунків

Визначення показаника заломлення скла

Мета роботи: визначити показник заломлення скляної пластини з паралельними гранями (скляної призми).
Обладнання: скляна плоскопаралельна пластина (скляна призма), аркуш паперу з накресленими паралельними лініями, олівець, лінійка (трикутник, циркуль, інше канцелярське знаряддя).

Хід роботи:

1. Покладіть на аркуш плоскопаралельну скляну пластину перпендикулярно до накреслених (роздрукованих) ліній (рис. 1).

Рис.1 Початкове положення призми відносно ліній на папері.

2. Подивіться вздовж ліній паралельно листу паперу через скляну пластину.
3. Коли плоскопаралельна скляна пластина перпендикулярно до накреслених (роздрукованих) ліній, Ви будуту бачити лінії як вони є без жодних дефломацій.
4. Почніть повертати пластину. Що ми бачимо і що відбувається з лініями до пластини та за пластиною?
5. Повертайте пластину до тих пір, поки частина лінії за пластиною не співпаде з частиною лінії перед пластиною.
6. Зафіксуйте пластину в цьому положенні. За допомогою олівця обведіть паралельні грані пластини (як показано на рис. 2).

Рис.2 Приклад позначення граней призми.

7. Визначте падаючий та заломлений промені. Накресліть хід променя всередині плоскопаралельної скляної пластини. (Якщо у Вас немає можливості виконати роботу самостійно - скористайтесь підготовленим нами файлом).
8. Позначте на аркуші кут падіння та кут заломлення.
9. Розрахуйте показник заломлення скляної плоскопаралельної пластини, спираючись на власний досвід, джерела літератури та

Рис.3 Рисунок до другого контрольного запитання.