Описание установки

Опыты по определению фокусных расстояний линз производятся на оптической скамье. На оптической скамье размещены стойка с осветителем 1, стойка с предметом 2, стойка с линзой 3 и стойка с экраном 4 (рис. 8). Стойки снабжены указателями и могут перемещаться по скамье. На рельсе оптической скамьи закреплена миллиметровая линейка. Резкость изображения предмета (слайда) наводится перемещением линз или экрана.

Работа состоит из двух упражнений. В первом упражнении определяют фокусное расстояние собирающей линзы, во втором – рассеивающей линзы.

Упражнение 1

Определение главного фокусного расстояния собирающей линзы

1. Установить на оптической скамье собирающую линзу в последовательности, показанной на рис. 8. Включить осветитель.

2. Установить экран на расстоянии 60 - 70 см от предмета. Перемещая линзу, найти два таких положения линзы, при которых наблюдаются отчётливые увеличенное и уменьшенное изображения предмета.

3. По линейке оптической скамьи определить расстояние h между предметом и экраном и записать его в таблицу 1.

4. Перемещая линзу, получить на экране увеличенное изображение предмета и по указателю стойки с линзой отсчитать 1-е положение линзы ℓ₁ по линейке оптической скамьи.

5. Перемещая линзу, получить на экране уменьшенное изображение предмета. Отсчитать 2-е положение линзы ℓ₂. Найти перемещение линзы ℓ = ℓ₂ - ℓ₁ и записать значение ℓ в таблицу 1.

6. Изменить расстояние между предметом и экраном h на 10 см и повторить измерения по п.п. 3 -5, результаты измерения занести в таблицу 1. Сделать не менее трёх измерений при различных значениях h.

7. По формуле (3) найти главное фокусное расстояние линзы. Результаты вычислений занести в таблицу 1.

Таблица 1.

№№ опытов

h, cм

ℓ1, см

ℓ2, cм

ℓ, cм

fi, cм

f, cм

∆fi,

(∆fi)^2

S

Sn

α= tnα

∆fСЛ, cм

1

2

3

8. По стандартной методике, приведённой в приложении 2, вычислить случайную погрешность, результаты расчёта записать в таблицу 1.

9. Вычислить относительную приборную (систематичную) погрешность по формуле:

где h и l - погрешность измерения расстояний h и l. Вычислив относительную, найти абсолютную приборную погрешность измерений f_пр: f_пр = _ПРf .

10. Вычислить полную погрешность измерений по формуле: .

В случае если одна из погрешностей мала по сравнению с другой, ей можно пренебречь.

11.Округлить полную погрешность до первой значащей цифры. Затем до той же значащей цифры округлить результат измерений. Ответ записать по форме:

Пример. Ответ: длина волны излучения лазера равна:

 = (0,76  0,02)10^-6 м.

УПРАЖНЕНИЕ 2