Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

λ – довжина хвилі, м.

Умова спостереження дифракційного мінімуму матиме слідуючий вигляд:

, (3)

За допомогою дифракційних ґраток дуже точно досліджують спектральний склад світла, тобто визначають частоти (ω_і, ν_і) (або довжини хвиль λ_і) кожної і компоненти світла.

1. Порядок виконання роботи

1. Вставити в рамку приладу дифракційну решітку.

2. Відсунути шкалу з вузькою прицільною щілиною на максимально можливу відстань від дифракційної решітки.

3. Спрямувати вісь приладу на лампу так, щоб через вузьку прицільну щілину щитка було видно нитку лампи.

4. Спостерігати по обидва боки від щілини на чорному фоні над шкалою дифракційні спектри.

5. Якщо спектри трохи нахилені відносно шкали, то це означає, що щілини дифракційної решітки не вертикальні. Треба усунути перекіс, повернувши рамку з решіткою на певний кут.

6. Не рухаючи приладу, за шкалою визначити положення середин кольорових смуг у спектрах першого порядку ( k =1 ). Результати записати в таблицю.

Таблиця 1

Результати досліджень

1. Для першого порядку максимуму ( k =1 ) з формули 2 довжину хвилі можна визначити як

, (4)

Оскільки k =1 , h << L , то при малих кутах (φ) . За даними вимірювань обчислити довжини хвиль за розрахунковою формулою 5:

, (5)

де h – відстань максимуму від точки О, м;

L – відстань від решітки до екрану, м ( Малюнок 2).

1. Контрольні запитання

1. Яке явище називають дифракцією світла, умови його спостереження?

2. Чому дифракційна гратка дає інтерференційну картину?

3. Є дві дифракційні гратки: в першої у 1 мм знаходиться 50 щілин, а в другій - у 1 мм знаходиться 100 щілин. Яка гратка має більшу дозволяючу можливість?

4. Визначити період гратки, якщо на 1 мм нанесено 20 щілин, 40 щілин, 50 щілин.

1. Висновки

1. Оформлення звіту

Лабораторна робота №15 (2 години)

Тема Визначення оптичної сили та фокусної відстані збиральної лінзи

1 Мета роботи: визначити фокусну відстань збиральної лінзи та її оптичну силу.

2 Прилади і обладнання:

1. Збиральна лінза

2. Напрямляюча рейка

3. Лампочка на підставці

4. Джерело струму

5. Вмикач

6. З’єднувальні провідники

7. Екран

1. Загальні теоретичні положення

Для отримання зображень різного виду в оптичних приладах дуже часто використовують лінзи, дзеркала, призми.

Такими оптичними приладами є: проекційний апарат для збільшення зображення малюнків, фотознімків, креслень; фотографічний апарат для отримання фотознімків тих об'єктів, що знаходяться перед ним; мікроскоп, що дозволяє велике збільшення зображення при розгляданні малих предметів; телескоп для наглядання за космічними тілами; бінокль – універсальний компактний прилад для спостереження за віддаленими наземними об’єктами.

Лінза – це прозоре тіло з показником заломлення, відмінним від показника заломлення навколишнього середовища, обмежено двома правильними геометричними поверхнями (сферичними або комбінацією сферичною та плоскої).

Малюнок 1.- Зображення лінз: а) опуклої; б) прямої з одного боку ї опуклої з іншого; в) вгнуто – опуклої; г) вгнутої; д) вгнутої з одного боку ї прямої з іншого; е) вгнуто – опуклої

Лінзи бувають опуклими (паралельні промені після заломлення в ній сходяться за її межами) та вгнутими (паралельні промені після заломлення в ній розходяться за її межами). Тобто, опуклі лінзи є збираючи, а вгнуті – розсіюючи.

Малюнок 2. Збираюча (а) і розсіююча (б) лінзи.

Головна оптична вісь – пряма (АВ), яка з’єднує центри сферичних поверхонь. (Малюнок 2а)

Оптичний центр лінзи – точка (О) на головній оптичній осі всередині лінзи, при проходженні через яку проміні не заломлюються, тобто, не змінють напрямок розповсюдження. (Малюнок 2а)

Побічна оптична вісь – будь-яка пряма (СD), яка проходить через оптичний центр лінзи. (Малюнок 2а)

Головний фокус лінзи – точка (F) на головній оптичній осі, в якій після проходження лінзи збираються промені, що падають на неї паралельно головній оптичній осі (АВ). (Малюнок 2а)

Фокальна площина – площина, проведена через головний фокус лінзи (F) перпендикулярно головній оптичній осі (АВ).

Головна фокусна відстань F - відстань (OF) між оптичним центром лінзи (точка О) та її головним фокусом (F). (Малюнок 2а)

Оптична сила лінзи - величина, що обернена до фокусної відстані лінзи:

, (1)

де F – фокусна відстань лінзи, м;

D – оптична сила лінзи, 1/м = 1 м^-1 = 1 дптр (діоптрія),

(1 діоптрія - це оптична сила лінзи з F =1 м).

Також оптична сила визначається за формулою 2:

, (2)

де n – показник заломлення скла, з якого виготовлена лінза;

R₁, R₂ – радіуси кривизни сферичних поверхонь лінзи. (Малюнок 1)

Лінза називається тонкою, якщо її товщина (h) мало порівняно з радіусами кривизни поверхонь (R₁, R₂), що обмежують її. Тобто, h << R₁

і h << R₂.

Для тонкої лінзи справедливе співвідношення:

, (3)

де d – відстань від предмета до лінзи, м;

f – відстань від лінзи до зображення;

F – фокусна відстань.

Лінійним збільшенням лінзи (Г) називається відношення розмірів зображення (Н) до розмірів предмета (h):

(4)

Зображення, що виходить при перетинанні променів, заломлених лінзою, за їх ходом, називають дійсним, а проти їх ходу – уявним.

При побудові зображень використовують промені, хід яких відомий для будь-якої лінзи:

промінь, який проходить через центр лінзи під будь-яким кутом, зберігає свій напрямок;

промінь, паралельний головній оптичній осі в збираючій лінзі, проходить через фокус, а в розсіюючій лінзі його напрямок буде таким, що виходить з фокусу;

промінь, що проходить через фокус у збираючій лінзі і має напрямок на фокус у розсіюючій лінзі, після заломлення йдуть паралельно головній оптичній осі.

Якщо на головній оптичній осі встановити початок відліку у оптичному центрі відліку (точці О) , то для збираючій лінзи можна дослідити залежність параметрів зображення від величини відстані d між лінзою і предметом.

Для при збільшенні значення d розміри дійсного перевернутого зображення від предмета зменшуються, а його положення наближується до точки x = F.

Для зображення має нескінчене великий розмір і, тому, вважають його відсутнім.

Для при збільшенні значення d розміри уявного неперевернутого зображення від предмета зменшуються, а його положення наближується до точки x = -h/2 , де h – товщина лінзи.

Аналогічним методом можна визначити залежність параметрів зображення від положення предмета для розсіюючій лінзи.

1. Порядок виконання роботи

1. Поставити джерело світла на край стола, а екран у другого краю. Між ними поставити лінзу. Посовувати лінзу вздовж лінійки до тих пір, поки на екрані не буде різке зображення предмета.

2. Виміряти відстань від предмета до лінзи d та відстань від лінзи до екрана f , звернув увагу на необхідність їх точно вимірювати.

3. При сталому положенні джерела світла і лінзи (d=const) повторити дослід декілька разів, кожного разу знову отримуя різке зображення на екрані, рухаючи екран.

4. Обчислити за формулою 3, а - за формулою 1; результати вимірювань записати у таблицю 1.

Таблиця 1

Результати вимірювань

1. Абсолютну похибку ∆D вимірювань оптичної сили лінзи можна обчислити за формулою 5:

, (5)

де ∆d і ∆f – абсолютні похибки в вимірюваннях.

При визначенні ∆d і ∆f слід мати на увазі, що вимірювання відстаней d і f не може бути виконано з похибкою, менше половини товщини лінзи.

Так як досліди проводяться при сталому d, то:

, (6)

Похибка вимірювань f буде більше на . Тому

(7)

1. Виміряти товщину лінзи h, та обчислити ∆D за формулою 8:

(8)

1. Записати результати у вигляді:

1. Контрольні запитання

1. Що називають лінзою?

2. Які види лінз ви знаєте?

3. Як називають ту точку, у якій збираються паралельні промені після їх заломлення? Яка геометрична фігура визначає її місце положення?

4. Назвіть оптичні прилади, які ви знаєте.

5. Яке призначення у лінзи? Яким чином можна здобути вогонь, користуючись нею?

6. Для лінзи з R₁ = R₂ = F, користуючись експериментальними даними обчисліть відносний показник заломлення скла за формулою 2.

7. Побудувати у реальному масштабі зображення вертикального предмету висотою 2 см, що знаходиться на відстані d = 6 см від лінзи з фокусною відстанню F = 3см. Виміряти відстань від лінзи до накресленого зображення та порівняти його зі значенням, що обчислено за допомогою формули 4 (f=...). Для будови зображення предмету користуйтеся малюнком 3.

8. Відстань між предметом і його зображенням 72 см. Збільшення лінзи дорівнює 3. Знайти фокусну відстань лінзи.

9. З висоти 1 км сфотографовано річку. Визначити ширину річки, якщо на знімку вона дорівнює 4 см. Оптична сила об’єктива фотоапарата дорівнює 8 дптр.

Малюнок 3. Предмет і його дійсне перевернуте зображення (а), предмет і його уявне не перевернуте зображення (б).

1. Висновки

1. Оформлення звіту

31

Характеристики

Список файлов лабораторной работы