Задание №1. Нахождение фокусного расстояния и оптической силы собирающей линзы

При построении изображения в собирающей линзе (Рис.16.2) необходимо придерживаться следующего плана построения:

1. провести главную оптическую ось ОО₁;

2. нарисовать собирающую линзу так, чтобы главная оптическая ось проходила через ее оптический центр (обратите внимание, что собирающая линза обозначается двумя стрелками, направленными наружу);

3. отметить точки – фокусы F на равных расстояниях с разных сторон линзы;

4. поставить предмет АВ на расстоянии от линзы не дальше, чем удвоенное фокусное расстояние (иначе изображение получится не увеличенное, а уменьшенное; если предмет будет находиться в двойном фокусе, то размер изображения будет вообще равен размеру предмета);

5. от каждой точки предмета АВ проводят два луча: 1-й луч - через оптический центр линзы идет не преломляясь; 2-й луч - сначала, параллельно главной оптической оси линзы ОО₁ до линзы, а затем через фокус до пересечения с первым лучом. Таким образом, изображение предмета А₁В₁ в данном случае получается увеличенным, перевернутым и действительным.

Характерные расстояния: а - расстояние от предмета до линзы; в - расстояние от линзы до полученного изображения и фокусное расстояние F связаны между собой формулой тонкой линзы: . (16.2)

Выразив из формулы (16.2) F, мы получим выражение для нахождения фокусного расстояния собирающей линзы: . (16.3)

Оптическая сила собирающей линзы определяется по формуле (16.1).

Порядок выполнения задания №1

1. На оптическую скамью поставить собирающую линзу и предмет.

2. Перемещая линзу, найти положение, при котором видно отчетливое изображение А₁В₁ предмета АВ на экране (Рис.16.2).

3. Измерить линейкой расстояния а и в .

4. Изменить положение предмета приблизительно на 5 см. Перемещая линзу, снова найти четкое изображение предмета. Опыт повторить три раза.

5. По формуле (16.3) рассчитать фокусное расстояние собирающей линзы. Найти среднее значение фокусного расстояния.

6. Оценить абсолютную и относительную погрешность измерений.

7. По среднему значению фокусного расстояния, по формуле (16.1) рассчитать оптическую силу собирающей линзы.

8. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 1.

Таблица 1.

№	а, м	в, м	F, м	<F>, м	F, м	<F> м	, %	F=<F><F>, м	<D>, дптр
1
2
3