,Laboratorium podstaw fizyki, Wyznaczanie współczynnika załamania soczewek skupiającej i rozpraszającej.doc

LABORATORIUM FIZYKI OGÓLNEJ

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA NR 77

TEMAT: Wyznaczanie współczynnika załamania soczewek:

skupiającej i rozpraszającej.

1. OPIS TEORETYCZNY.

Soczewką nazywamy bryłę materiału przeźroczystego, ograniczoną z dwóch stron powierzchniami sferycznymi (jedna z nich może być płaska). Środkami krzywizn soczewki nazywamy środki kul, których częściami są powierzchnie łamiące soczewki, a promieniami krzywizn soczewki - promienie tych kul.

Punkt F, z którego promienie wychodzą, aby po załamaniu stać się wiązką równoległą do osi optycznej, nazywa się ogniskiem przedmiotowym. Punkt F', w którym wiązka promieni równoległych do osi optycznej zbiera się po załamaniu, nazywa się ogniskiem obrazowym. Odległość ogniskowa jest to odległość ogniska od soczewki.

2. PRZEBIEG ĆWICZENIA.

·              Oszacowanie orientacyjne odległości ogniskowej soczewki skupiającej i rozpraszającej.

·              Wyznaczenie odległości ogniskowych metodą Bessela.

·              Wyznaczenie odległości ogniskowych przy pomocy okularu mirometrycznego i kolimatora

·              Wyznaczenie promieni krzywizn soczewek przy pomocy sferometru.

3. ORIENTACYJNE OSZACOWANIE ODLEGŁOŚCI OGNISKOWEJ SOCZEWKI SKUPIAJĄCEJ I ROZPRASZAJĄCEJ.

Aby oszacować odległość ogniskową soczewki należy skierować ją na odległe źródło światła, znaleźć na ekranie ostry obraz źródła światła i zmierzyć odległość od soczewki do ekranu. Jest ona w przybliżeniu równa odległości ogniskowej badanej soczewki (» f ).

Zmierzona odległość dla soczewki skupiającej wynosi f ' = 19.3 cm, a dla układu soczewek skupiającej i rozpraszającej f ' s,r = 27 cm.

4. WYZNACZANIE ODLEGŁOŚCI OGNISKOWYCH METODĄ BESSELA.

Ustawiamy na ławie optycznej przedmiot i ekran w odległości d (d>4f). Przesuwając konik z soczewką wzdłuż ławy optycznej znaleźć takie położenie soczewki c1 , w którym na ekranie powstanie ostry, powiększony obraz przedmiotu. Powtórzyć kilka razy pomiar w położeniu c1 i obliczyć c1śr . Znaleźć położenie c­2 soczewki odpowiadające obrazowi pomniejszonemu. Obliczyć wartość średnią c2śr. Wyznaczyć odległość c między obu położeniami soczewki : c=c2śr - c1śr.  Zmierzyć odległość d przedmiotu od ekranu i obliczyć ogniskową soczewki:

f '=(d2 - c2)/4d.

W celu wyznaczenia odległości ogniskowej soczewki rozpraszającej f2 należy umieścić ją w oprawie z przysłoną irysową razem z tak dobraną soczewką skupiającą (o wyznaczonej uprzednio ogniskowej f '), aby otrzymany układ soczewek był skupiający. Opisaną powyżej metodą wyznaczyć odległość ogniskową układu dwóch soczewek : skupiającej i rozpraszającej. Obliczyć odległość ogniskową soczewki rozpraszającej ze wzoru:

1/f '2 = 1/f '1,2 - 1/f '

TABELE POMIAROWE

SOCZEWKA SKUPIAJĄCA

d = (66.0 ± 0.1)cm

c= c2śr - c1śr = 33.1 - 23.0 = 10.3 cm

Dc= Dc1śr + Dc2śr = 0.5 + 0.7 = 1.2 cm

f ' = (d2 - c2) / 4d = (662 - 10.32) / 4* 66 = 16.1cm

Df ' = c/2d *Dc + (c2+d2)/4d2 * Dd = (10.3/2*66)*10.3 + ((10.32 + 662)/4*662)*0.1= 0.1 cm

5. WYZNACZANIE ODLEGŁOŚCI OGNISKOWYCH PRZY POMOCY OKULARU MIKROMETRYCZNEGO I KOLIMATORA.

Kolimator służy do otrzymywania równoległej wiązki światła. W płaszczyźnie ogniskowej jego obiektywu umieszczona jest płytka ogniskowa z podziałką. Skalę na płytce ogniskowej kolimatora oświetlamy przez matową płytkę umieszczoną w okularze. Obraz skali utworzony przez kolimator znajduje się w nieskończoności i zostaje skupiony przez badaną soczewkę w jej płaszczyźnie ogniskowej obrazowej. Obraz podziałki kolimatora można oglądać za pomocą okularu mikrometrycznego. Na tle podziałki okularu mikrometrycznego obserwujemy obraz kresek skali kolimatora i możemy zmierzyć odległości między wybranymi kreskami.

Aby wyznaczyć odległość ogniskową soczewki za pomocą okularu mikrometrycznego i kolimatora należy:

·              wyregulować ustawienie soczewek okularu mikrometrycznego na ostre widzenie krzyża naciętego na jego płytce ogniskowej,

·              zestawić na ławie optycznej przyrządy w następującej kolejności : oświetlacz, kolimator, badana soczewka, okular mikrometryczny.

·              przesuwając okular lub badaną soczewkę wzdłuż ławy optycznej znaleźć takie ich położenie aby widzieć ostro obraz skali kolimatora na tle krzyża,

·              wybrać dwie odległe kreski na skali kolimatora, policzyć liczbę k działek między nimi,

·              ustawić okular mikrometryczny tak aby przy obrocie bębenka miejsce przecięcia nitek krzyża przesuwało się równolegle do obrazu skali kolimatora,

·              nastawić miejsce przecięcia nitek krzyża okularu mikrometrycznego na lewą skrajną kreskę skali kolimatora, na skali okularu mikrometrycznego odczytać jej położenie, w ten sam sposób dokonać pomiaru dla prawej kreski. Różnica tych odczytów stanowi odległość x' między wybranymi do pomiaru kreskami skali.

·              przyjmując a0= 4.3 ' obliczyć szukaną odległość ogniskową soczewki ze wzoru:

f ' = x'/ tg (k a0)

              gdzie a0 jest odległością kątową między kolejnymi małymi kreskami skali kolimatora.

·              wkładając do oprawki skupiający układ dwóch soczewek w ten sposób wyznaczamy odległość ogniskową f r,s tego układu. Znając odległość ogniskową fs soczewki skupiającej, odległość ogniskową fr badanej soczewki rozpraszającej obliczamy ze wzoru

1/f 'r,s = 1/ f 'r + 1/ f 's

TABELE POMIAROWE

SOCZEWKA SKUPIAJĄCA