Лабораторная работа по физике ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ ЛИНЗЫ.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определить из опыта фокусное расстояние линзы, рассчитать оптическую силу линзы.
ОБОРУДОВАНИЕ: 1. Источник света 2. Экран 3. Линза
4. Измерительная линейка.

ТЕОРИЯ: Линза представляет собой прозрачное тело, ограниченное двумя гладкими выпуклыми или вогнутыми поверхностями (одна из них может быть плоской). Чаще всего поверхности линзы делают сферическими, а саму линзу изготавливают из специальных сортов стекла.

Рисунок 1.
Собирающие (a) и рассеивающие (b) линзы и их условные обозначения.

Линзу, у которой толщина пренебрежимо мала по сравнению с радиусами кривизны поверхностей, ограничивающих ее, называют тонкой
Положение изображения и его характер можно определить с геометрических построений. Для этого используют свойства некоторых стандартных лучей, ход которых известен. В качестве таких лучей можно использовать любые два из трех основных:
луч 1, параллельный оптической оси;
После прохождения линзы луч проходит через фокус F2
луч 2, проходящий через оптический центр линзы;
Луч, идущий по какой-либо из оптических осей, проходя через линзу, практически не меняет своего направления.
луч 3, проходящий через фокус F1
После прохождения линзы луч идет параллельно главной оптической оси
АВ - предмет, А'В' - его изображение.

Рис. 2. Построение изображений в собирающей линзе

По тем же правилам строится изображение, даваемое рассеивающей линзой
Изображения можно также рассчитать с формулы тонкой линзы. Если расстояние от предмета до линзы обозначить через d, а расстояние от линзы до изображения через f, то формулу тонкой линзы можно записать в виде:

Величину ОF называют фокусным расстоянием, величину D, обратную фокусному расстоянию, называют оптической силой линзы. Единица измерения оптической силы является 1 диоптрия (дптр). Диоптрия – оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 м:
1 дптр = м–1.
Оптическая сила линзы D зависит как от радиусов кривизны R1 и R2 ее сферических поверхностей, так и от показателя преломления n материала, из которого изготовлена линза.

Радиус кривизны выпуклой поверхности считается положительным, вогнутой – отрицательным.
Линейным увеличением линзы (Γ) называют отношение линейных размеров изображения h' (А'В') и предмета h(АВ).

Величина h' > 0, если изображение прямое, h'< 0 - если перевернутое. Величина h всегда считается положительной. Поэтому линейное увеличение линзы для прямых изображений Γ > 0, для перевернутых (рис.2) Γ < 0
d > 0 и f > 0 – для действительных предметов (то есть реальных источников света, а не продолжений лучей, сходящихся за линзой) и изображений;
d < 0 и f < 0 – для мнимых источников и изображений.

 
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:
1. Расположите на одной прямой экран, линзу и источник света. Передвигая линзу и экран, получите на экране отчетливое изображение источника света.
2. Измерьте линейкой расстояния
• от источника света (от предмета) до середины линзы – d
• от середины линзы до экрана (до изображения) - f
3. Вычислите фокусное расстояние линзы F по формуле: 1/d + 1/f = 1/F.
4. Выполнить эту работу еще раз, изменив расстояние от источника света до линзы.

5. Вычислить оптическую силу линзы по формуле:
D = 1/F
6. Оформить отчет. Данные опытов и результаты вычислений занести в таблицу:

№
п\п d f
F D

7. Сделать вывод.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Построить изображение в рассеивающей линзе.
2. Что такое главный фокус и фокусное расстояние линзы?
3. Что такое оптическая сила линзы? От чего зависит эта величина?

Получается из опыта: d= 14,5 см; f= 22,5 см; (см переводим в метры при вычислениях)

Вычислите по формулам F и D