Принадлежности: направляющая, набор рейтеров, лазер, призма, набор линз (отрицательная и положительная линзы), экран, линейка.
1. Фокусное расстояние положительной линзы определяют, изучая прохождение параллельных лучей лазерного света через положительную линзу. Схема опыта дана на рисунке 5. На схеме (см. рис. 6) показаны расположения установочных мест для рейтеров и оснастки оптической направляющей.
Согласно схеме рис. 6 в опыте лазер устанавливается в положение 1 на направляющей. Призму устанавливают в положение 2. Линзу, фокусное расстояние которой хотят определить ставят в положение 4, 5 или в паз, в зависимости от того, является эта линза длиннофокусной или среднефокусной. Передвижением линзы (или экрана) следят за ходом прохождения лучей после линзы и добиваются, чтобы экран попадал в точку схождения лучей. В этом случае экран отстоит от линзы на фокусном расстоянии F. Определяют с помощью линейки от линзы до экрана расстояние F. Такие операции проводят 3 раза. После этого определяют среднее значение фокусного расстояния линзы и ошибку.
Рис. 5.
1.Лазер. 2.Призма. З.Линза. 4.Экран. 5.Направляющая.
Рис. 6. Направляющая.
1.Лазер. 2.Призма. 3-5.Линзы. 6.Паз. 7.Экран.
2. Схема опыта для определения фокусного расстояния положительнойлинзы по формуле дана на рис. 7. Вспомогательная линза (3) собирает параллельные лучи в точке, называем ее предметной. Фокусное расстояние этой линзы известно. В опыте лазер (1) устанавливается в положение 1 на направляющей. Призму (2) устанавливают в положение 2. Линза (3) ставится в положение 3 на направляющей. Экран (5) ставят в положение 7. Положение измеряемой линзы определяется подбором, при помещении ее в положение 4,5 или паз 6. С помощью линейки определяются величины a1 и a2. Затем рассчитываются значения фокусного расстояния измеряемой линзы по формуле линзы. Если фокусное расстояние вспомогательной линзы не известно, то его определяют согласно упражнению 1 (F).
Рис. 7.
1. Лазер. 2. Призма. 3-4. Линзы. 5. Экран. 6. Направляющая.
3. Определение фокусного расстояния отрицательной линзы затрудняется тем, что изображение предмета получается мнимым (лучи расходятся), и поэтому расстояние до него не может быть непосредственно измерено. Эту трудность можно обойти с помощью вспомогательной положительной линзы с известным фокусным расстоянием F.
В опыте (см. рис. 8) на направляющую в положение 1 (см. рис. 6) ставится лазер. Призму (2) устанавливают в положение 3. Вспомогательная положительная линза (3) ставится в положение 4 или 5 (положение подбирается в опыте). Отрицательная линза (4), фокусное расстояние которой мы хотим определить, ставится в паз 6 направляющей (6). Передвигая, отрицательную линзу добиваемся параллельности луча на ее выходе. Это проверяется путем измерения расстояния между двумя лучами на выходе отрицательной линзы и на экране. Это расстояние должно совпадать в обоих случаях. После окончательной установки отрицательной линзы, измеряют расстояние L2 между положительной и отрицательной линзами. Фокусное расстояние вспомогательной положительной линзы известно и равно f1. Если оно не известно, то его можно определить (см. упр. 1). Фокусное расстояние искомой отрицательной линзы окажется равным
f2 = f1 – L2. С помощью линейки определяют величину L2 и вычисляется фокусное расстояние отрицательной линзы f2.
Рис. 8.
1.Лазер. 2.Призма. З-4.Линзы. 5.Экран. 6.Направляющая.