Тонкие собирающие линзы

Цель работы

Научиться получать изображения с помощью линз, проектировать изображение на большой экран. Ознакомиться с различными методами измерения фокусных расстояний собирающих линз и уметь выполнять такие измерения.

П. Вопросы, знание которых необходимо для допуска к выполнению работы

1. Точечный источник света, световой луч.

2. Гомоцентрический пучок света. Параксиальные лучи, параксиальная оптика.

3. Параксиальные лучи. Гауссова оптика.

4. Преломление света на сферической поверхности. Оптическая сила и фокусные расстояния сферической преломляющей поверхности.

5. Увеличение: линейное, угловое, видимое.

6. Кардинальные точки и плоскости сферической преломляющей поверхности.

7. Оптическая сила тонкой линзы.

8. Приёмы построения действительных и мнимых изображений действительных и мнимых предметов в тонкой собирающей линзе.

9. Методы определения фокусных расстояний собирающих линз.

 

 

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

1. Фриш С.Э., Тиморева А.В. Курс общей физики.- М., 1957, т. 3, гл. 28.

2. Ландсберг Г.С. Оптика. - М., 1976, гл. 12-13.

3. Савельев И.В. Курс общей физики,- М., 1971, т.З, гл.2.

 

 

IV. Сведения из теории

Методы определения фокусных расстояний собирающих линз

Фокусное расстояние собирающей линзы можно определить по формуле (3.5), измерив предварительно расстояние a от линзы до предмета и расстояние a’ от линзы до изображения. Однако данный метод недостаточно точен, так как в формуле (3.5) расстояния a и a’ отсчитываются от передней и задней главных точек оптической системы. В случае тонкой линзы передняя и задняя главные плоскости практически совпадают, но точное положение их неизвестно. Таким образом, расстояния a и a’ измеряются с ошибкой, практически равной толщине линзы. Ниже рассматриваются более точные методы измерения фокусных расстояний.

Определение фокусных расстояний собирающей линзы по методу параллельных лучей

Помещая тонкую собирающую линзу в параллельный пучок света, можно собрать лучи на экране в точку[1], находящуюся в фокусе линзы. Расстояние от экрана до линзы с погрешностью, равной толщине линзы, можно считать ее фокусным расстоянием. Этот метод точнее метода, рассмотренного выше, т. к. проводится прямое измерение фокусного расстояния. Параллельный пучок света получают с помощью вспомогательной коллиматорной линзы, в переднем фокусе которой устанавливается точечный источник света.

Определение фокусного расстояния с помощью зрительной трубы

В этом методе используется зрительная труба, сфокусированная на бесконечность, т.е. настроенная на изображение удаленных предметов. При такой настройке зрительная труба дает четкое изображение предметов практически в параллельных лучах. Зрительную трубу, настроенную на бесконечность, помешают в конце оптической скамьи. На скамью устанавливают источник света, объект и исследуемую собирающую линзу. Данную оптическую систему центрируют. Затем, перемещая линзу, добиваются четкого изображения объекта в зрительной трубе. При этом условии положение объекта совмещается с передней фокальной плоскостью линзы, и расстояние от объекта до линзы с погрешностью, равной толщине линзы, можно считать равным фокусному расстоянию линзы. Точность этого метода такая же, что и у описанного выше метода.