Упражнение 2. Определение фокусного расстояния тонкой рассеивающей линзы

При выполнении этого упражнения считаем имеющуюся рассеивающую линзу L₃тонкой.

Способ 1 определения фокусного расстояния.

Определение фокусного расстояния рассеивающей линзы затрудняется тем, что изображение предмета в линзе является мнимым и не может быть получено на экране. (На рис. 2 выполнено построение изображения в тонкой рассеивающей линзе). Эту трудность можно обойти, используя вспомогательную собирающую линзу (используется коллиматорная линза).

Рис. 2. Построение изображения для тонкой рассеивающей линзы

В начале опыта на оптическую скамью помещают только вспомогательную линзу и получают на экране изображение предмета (рис.3). Для простоты на рис. 3 предмет считается точечным. Снимают отчет , равный расстоянию между предметом и экраном, по шкалам оптической скамьи и подставки экрана. Затем между экраном и вспомогательной линзой помещают рассеивающую линзу. Для того, чтобы опять получить четкое изображение , экран следует отодвинуть от линз. Изображение , даваемое вспомогательной линзой, служит мнимым предметом для рассеивающей линзы.

Рис. 3. Получение изображения для тонкой рассеивающей линзы с помощью вспомогательной линзы

Снимают отчет , равный расстоянию между предметом и рассеивающей линзой, и отчет , равный расстоянию между предметом и новым положением экрана. Вычисляют и :

, (6)

По формуле (1) вычисляют фокусное расстояние.

Выполните пять измерений для различных положений вспомогательной линзы. Найдите среднее значение фокусного расстояния. Вычислите погрешность . Результаты запишите в таблицу 2.

Способ 2 определения фокусного расстояния

Если мнимый источник совпадает с передним фокусом рассеивающей линзы, то из линзы выходит параллельный пучок лучей. То, что пучок параллельный, можно определить с помощью лабораторной трубы Кеплера, установленной на бесконечность.

Измерения проводят в следующей последовательности. Получают с помощью вспомогательной собирающей линзы четкое изображение предмета на экране. Снимают отчет , равный расстоянию между предметом и экраном, по шкалам оптической скамью и подставки экрана. Между экраном и вспомогательной линзой помещают рассеивающую линзу. Экран убирают. Передвигая рассеивающую линзу, устанавливают её так, чтобы в трубу было видно четкое изображение предмета. Снимают отчет , равный расстоянию между предметом и рассеивающей линзой. Разность отчетов и равна фокусному расстоянию: