Цель: научиться на практике, получать изображения с помощью двояковыпуклой линзы и находить фокусное расстояние.
Оборудование:линейка, два прямоугольных треугольника, длиннофокусная собирающая линза, лампочка на подставке с колпачком, источник тока, выключатель, соединительные провода, экран, направляющая рейка.
Порядок выполнения.
- Собрать электрическую цепь, подклю чив лампочку к источнику тока через выключатель.
- Поставить лампочку на край стола, а экран – у другого края. Между ними поместить линзу, включить лампочку и передвигать линзу вдоль рейки, пока на экране не будет получено резкое изображение светящейся буквы. Для уменьшения погрешности измерений, связанной с настройкой на резкость, целесообразно получить уменьшенное изображение.
- Измерить расстояния d и f, обратив внимание на необходимость тщательного отсчета расстояний. При неизменном d повторить опыт несколько раз, каждый раз заново получая резкое изображение. Вычислить fср, Dср, Fср. Результаты измерений расстояний занести в таблицу №15.
- Абсолютную погрешность ΔD измерения оптической силы линзы можно вычислить по формуле ΔD=Δ1/d2+Δ2/f2, где Δ1 и Δ2 – абсолютные погрешности в измени d и f.
При определении Δ1 и Δ2 следует иметь в виду, что измерение расстоянии d и f не может быть проведено с погрешностью, меньшей половины толщины линзы h.
Так как опыты проводятся при неизменном d, то Δ1=h/2. Погрешность измерения f будет больше из-за неточности настройки на резкость примерно еще на h/2. Поэтому Δ2=h/2+h/2=h.
- Измерить толщину линзы h и вычислить ΔD по формуле
ΔD=h/2d2+h/f2
- Записать результаты в форме
Dср-ΔD≤D≤Dср+ΔD
Таблица №15.
№ | f, *10-3 | Fср, *10-3 | d, *10-3 | Dср, м | Fср, м |
0,068 | 14,70 | 0,068 | |||
0,071 | 14,08 | ||||
0,066 | 15,15 |
Методические указания.
Простейший способ измерения опти ческой силы и фокусного расстояния линзы основан на использовании формулы тонкой линзы
1/d+1/f=D или 1/d+1/f=1/F
В качестве предмета используются светящаяся рессеянным светом буква в колпачке осветителя. Действительное изображение получают на экране.
Контрольные вопросы.
- Что такое линза?
- Что необходимо знать для нахождения фокусного расстояния по формуле линзы?
- Что такое оптическая сила линзы, и какими единицами она измеряется? (дать определение)
- Чем отличается линзы выпуклые от вогнутых линз по оптическим параметрам?
- Назвать типы изображений. Что такое мнимое и действительное изображение?
- Какова роль линз при устранении дальнозоркости и близорукости глаз?
- Сделайте выводы
Лабораторная работа №14.
Определение длины световой волны помощью дифракционной решетки.
Цель работы: определить длину световой волны с помощью дифракционной решетки.
Оборудование: дифракционная решетка с указанным на ней периодом, измерительная установка, источник дневного света, штатив лабораторный.
Порядок выполнения.
1.Подготовьте бланк отчета с таблицей для записей результатов измерений и вычислений.
2. Соберите измерительную установку, установите экран на произвольном расстоянии от решетки.
3. Гладя сквозь дифракционную решетку и щельв экране на источник света и
перемещая решетку в держателе, установите ее так, чтобы дифракционные
спектры располагались параллельно шкале экрана.
4. Определите положение середин цветных полос в спектрах 1-го или 2-го
порядков.
5. Данные занесите в таблицу №16.
Таблица №16.
Цвет полос | к | b слева, м | b справа, м | а, м | , м | |
красная | 15*10-3 | 16*10-3 | 233*10-3 | 19,2-5 | 9,8-5 | |
фиолетовая | 9*10-3 | 10*10-3 | 0,00039 | 0,00043 |
6. По данным измерений вычислите длины в олн
7. Сравните полученные результаты с табличным значением длины волны видимой части спектра.
Методические указания.
В работе для определения длины световой волны используется дифракционная решеткас периодом (период указан на решетке). Она является основной частью измерительной установки, показанной на рисунке 1. Решетка 1устанавливается в держателе 2, который прикреплен к концу линейки 3. На линейке же располагается черный экран 4 с узкой вертикальной щелью 5 посередине. Экран может перемещаться вдоль линейки, что позволяет изменять расстояние между ним и дифракционной решеткой. На экране и линейке имеются миллиметровые шкалы. Вся установка крепится на штативе 6.
Если смотреть сквозь решетку и прорезь на источник света, то на черном фоне экрана можно наблюдать по обе стороны от щели дифракционные спектры 1-го, 2-го и т.д порядков.
Длина волны определяется по формуле:
где: d - период решетки; к - поряд ок спектра; - угол, под которым наблюдаются максимум света соответствующего цвета;
Поскольку углы, под которыми наблюдается максимумы 1-го и 2-го порядков, не превышают 5 0, можно вместо синусов углов использовать их тангенсы.
Из рисунка видно, что .
Расстояние отсчитывают по линейке от решетки до экрана, расстояние b – по шкале экрана от щели до выбранной линии спектра.
Окончательная формула дня определения длины волны имеет вид:
Контрольные вопросы.
1. Какое физическое явление называют дифракцией? Каким волновым процессам оно свойственно.
2. Кто разработал теорию дифракции?
3. Почему нулевой максимум дифракционного спектра белого света – белая полоса, а максимум высших порядков набор цветных полос?
4. Почему максимумы располагаются как слева, так и справа от нулевого максимума?
5. Какой вид имеет интерференционая картина в случае монохроматического света?
6. В каких точках экрана получается световой минимум?
7. Сделайте выводы
Министерство Образования и Науки Ресспублики Казахстан
Темиртауский Политехнический Колледж
Лабораторная работа
Технический отчет
ОО. ОДБ. 05.18023.010 .ТО