Задание № 1. Определение фокусного расстояния тонкой положительной линзы.

Способ № 1. Определение фокусного расстояния по расстоянию пред¬мета и его изображения от линзы.

Фокусное расстояние тонкой линзы (положительной) можно определить исходя из формулы линзы. Для этого достаточно измерить рас¬стояние a₁ и a₂ , а затем определить ƒ из формулы (62.3)

Между экраном и предметом помещают исследуемую линзу. Перемещая линзу вдоль скамьи, получают изображение предмета на экране, затем линейкой измеряют расстояние a₁ и a₂ . При фиксированных положениях предмета и экрана измерения выполняют несколько раз. Затем изменяют расстояние между предметом и экраном и вновь повторяют измерения. Рекомендуется часть измерений выполнить при увеличенном, а часть при уменьшенном изображении. Результаты измерения нанести в таблицу, вычислить по формуле (62.3). Найти среднее <ƒ>, оценить погрешность методов среднего арифметического.

Таблица 62.1

№	a1(см)	a2(см)	ƒ
1			ƒ1
2			ƒ2
3			ƒ3

Способ № 2. Обозначим величину предмета АВ = l (рисунок 62.3), величину его изображения A^'B^' и расстояния их от линзы - соответственно через a₁ и a₂. Эти величины связаны между собой известным соотношением

определим из формулы (62.3) и подставляя его значение в формулу (62.3), найдем

На экране получают увеличенное отчетливое изображение стрелки. Измеряют (линейкой) величину предмете l и величину его изображения L. Измерив расстояние a₂от изображения до линзы находят фокусное расстояние по формуле (62.5).
Вычисления провести 3 раза, меняя положение экрана и линзы.

>

Способ № 3. Пусть расстояние между предметом и его изображением превышает 4ƒ . При этом всегда найдутся два таких положения линзы, при которых на экране получаются отчетливое изображение предмета (в одном случае уменьшенное, в другом – увеличенное).

Из соображений симметрии ясно, что a₁=a₂ и a^'₂=a^'₁ Обозначая расстояние между предметом и экраном через A, расстояние между двумя положениями линзы через в получим

Отсюда получим

Подставляем в формулу линзы значения a₁ и a₂. Получим:

Опыт провести 3 раза и найти ƒ_ср.

Задание 2. Определение фокусного растояния тонкой отрицательной линзы.

Определение фокусного расстояния тонкой отрицательной линзы, затрудняется тем, что изображение предмета получается мнимым (при действительном источнике) и поэтому не может быть непосредственно измерено.
Эти трудности легко обойти с помощью вспомогательной положительной линзы:

1) вначале опыта на оптической скамье помещают собирающею линзу и получают на экране действительное изображение предмета S₁ ;

2) по линейке отмечают положение S₁ этого изображения;

3) затем на пути выходящих из положительной линзы, располагают исследуюмую отрицательную линзу (рисунок 62.4). На нее падает пучок сходящих лучей.

Точка S₁ играет по отношению к отрицательной линзе роль мнимого источника. Действительное изображение источника s переместился теперь в S₂ . Отмечая по линейке положение и координату отрицательной линзы, определяют расстояния a₁ и a₂ ;

4) с помощью формулы (62.6) вычисляют фокусное расстояние отрицательной линзы

5) по полученным результатам вычислить радиусы кривизны;

опыт провести 3 раза и найти ƒ_ср .

Контрольные вопросы:

1. Что называется линзой? На какие виды линзы подразделяются?
2. Что называется тонкой линзой? Дайте определение основных элементов, вводимых для характеристики линзы, главная оптическая ось; оптический центр; главные фокусы; двойные фокусы; фокальная плоскость.
3. Что называется оптической силой линзы и в чем она измеряется? Построить изображение предмета через собирающую линзу, когда предмет находится:
a)между оптическим центром и его фокусом;
b)между фокусом и двойным фокусом линзы;
c)за двойным фокусом линзы. Охарактеризуйте полученные изображения.

4. Формула тонкой линзы.