Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы при помощи зрительной трубы

Если рассеивающую линзу подвинуть так, чтобы точка D совпала с передним фокусом рассеивающей линзы (рис. 2), то точка ε переместится в бесконечность, т. е. лучи после преломления в рассеивающей линзе пойдут параллельным пучком. Если на пути этого пучка поставить зрительную трубу, сфокусированную на бесконечность, то в ней будет резко виден объект S. Таким образом, сначала следует получить четкое изображение объекта с помощью собирающей линзы. Затем между этим изображением и собирающей линзой поместить рассеивающую линзу, в конце оптической скамьи установить зрительную трубу, сфокусированную на бесконечность. Перемещением рассеивающей линзы добиться четкого изображения объекта в зрительной трубе. При этом условии расстояние от точки D до рассеивающей линзы с погрешностью, равной толщине линзы, можно считать равным ее фокусному расстоянию.

v. Задания и указания к их выполнению

Задание 1*. Постройте в тетради в параксиальном приближении:

а) изображение действительного предмета в рассеивающей линзе для случаев: предмет находится в пространстве объектов перед фокусом линзы, в фокальной плоскости, за фокусом, на двойном фокусном расстоянии, за двойным фокусным расстоянием;

б) изображение мнимого предмета в рассеивающей линзе для случаев: предмет находится в пространстве изображений перед фокусом, в фокальной плоскости, за фокусом рассеивающей линзы.

Задание 2*. Определить фокусное расстояние рассеивающей линзы по методу параллельного пучка. Для получения параллельного пучка света использовать длиннофокусную линзу (f‘ ~ 400 – 500 мм), в передней фокальной плоскости которой поместить диафрагму осветителя. В прорезь осветителя вставить матовое стекло. Диаметр отверстия диафрагмы должен быть очень мал: идеально параллельный пучок света, получается, от точечного источника, расположенного точно в переднем фокусе линзы. Проверить параллельность светового пучка, выходящего из коллиматорной линзы, измеряя диаметр светового пятна на экране. При перемещении экрана диаметр светового пятна не должен изменяться. На пути параллельного пучка поставить рассеивающую линзу. Произвести необходимые измерения и по формуле (1) определить фокусное расстояние линзы. Измерения провести не менее трех раз. Результаты измерений занести в таблицу. Оценить погрешность результатов измерений.

Задание 3*. Определить фокусное расстояние рассеивающей линзы с помощью собирающей линзы. Прежде чем приступить к работе, т. е. измерению положения первого изображения (точка D, рис. 2), необходимо убедиться, что при данном расположении собирающей линзы, при одновременной работе обеих линз, получается действительное изображение объекта. Измерения провести не менее трех раз. Результаты измерений занести в таблицу. Оценить погрешность результатов измерений.

Задание 4*. Определить фокусное расстояние рассеивающей линзы при помощи зрительной трубы. Измерения провести не менее трех раз. Результаты измерений занести в таблицу. Оценить погрешность результатов измерений.

VI. Для получения зачета по выполненной работе необходимо:

4. Уметь:

а). Приближенно (на глаз) оценивать фокусное расстояние собирающих линз;

б). Измерять фокусные расстояния рассеивающих линз;

в). При любом расположении предмета строить его изображение в рассеивающих линзах;

г). Теоретически обосновывать используемые в работе формулы.

5. Представить отчет о выполненной работе.

6. Уметь отвечать на вопросы:

От чего зависит фокусное расстояние тонкой линзы?

Как определяется оптическая сила тонкой линзы?

От чего зависит положение изображения?

От чего зависит линейное увеличение изображения?

По какому признаку можно отличить рассеивающую линзу от собирающей линзы?

Когда рассеивающая линза дает действительное изображение?

Какой из использованных в работе методов определения фокусного расстояния рассеивающих линз наиболее точный, почему?

Может ли быть собирающей двояковогнутая линза?

Для каких целей может быть использована рассеивающая линза?

Работа № 3

Погрешности линз

I. Цель работы

Познакомиться с разными видами погрешностей изображений, причинами их вызывающими и способами устранения погрешностей изображений. Научиться измерять астигматическую разность, сферическую и хроматическую аберрации линз, демонстрировать дисторсию изображения.

П. Вопросы, знание которых необходимо для выполнения работы.

1. Сферическая аберрация, ее природа, способы устранения сферической аберрации.

2. Хроматическая аберрация, ее природа, способы устранения хроматической аберрации.

3. Кома, ее природа, способы устранения комы.

4. Астигматизм, природа астигматизма, способы его устранения.

5. Кривизна поверхности изображения, способы ее устранения.

6. Дисторсия, ее природа, способы устранения дисторсии.

Ш. Список литературы

Основной

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики: Оптика. - М., 2003, гл. 2.

2. Бутиков Е.И. Оптика.- М.2003, гл. 7.

Дополнительный