Инструкция и требования по самостоятельному выполнению лабораторной работы №11 "Получение изображений при помощи линзы". Аудиозапись на Яндекс-диске. Воспроизвести:
Фокусное расстояние линзы получилось F = 13,5 см = 0,135 м. Значит оптическая сила линзы равна D = 1 / F = 1 / 0,135 м = 7,4 дптр.
Второй опыт. Мы видим увеличенное, перевёрнутое, действительное изображение пламени свечи. Расстояние от свечи до линзы равно d = 17,5 см. Поэтому действительно выполняется неравенство F < d < 2F
Рассмотрим некоторый дополнительный
материал. Обозначим расстояние от линзы до экрана буквой f.
В этом опыте оно получилось равно f = 79,5
см. Если толщиной линзы можно пренебречь, то она
называется тонкой. Для тонкой линзы справедлива формула:
1 / F = 1 / f + 1 / d. Если по этой формуле
высчитать фокусное расстояние, подставляя измеренные в этом опыте
f и d, то оно получается 14,3 см.
Оптическая сила получается 7,0 дптр. Фокусное расстояние немного
отличается от измеренного вначале работы первым способом по причине
неточностей измерения, неточности от сферической аберрации. Кроме этого
данная линза не очень тонкая и формула тонкой линзы для неё не подходит
идеально.
Изображение свечи в этом опыте получается нерезкое, расплывчатое. Виновата в этом сферическая аберрация. Чтобы её уменьшить я закрыл листком почти всю линзу, свет проходить лишь через небольшое круглое отверстие в листе. В результате яркость изображения стала значительно меньше, но зато исчезала аберрация и изображение стало намного чётче. На фото это не видно, в условии слабой освещённости фотоаппарат не смог сфокусироваться.
Дополнительно. Расстояние от линзы до экрана равно f = 15 см. Если применить формулу тонкой линзы, то по этой формуле в этом случае получается F = 12,4 см, а оптическая сила 8,1 дптр.
Дополнительное задание.
В этом опыте мне удалось добиться более менее резкого изображения пламени свечи и при этом размер изображения пламени оказался примерно равен пламени свечи, а линза расположилась посередине между свечкой и экраном. Расстояние между экраном и свечой получилось 56,5 см. Это расстояние складывается из d + f, а так как они равны по 2F в этом случае, то получается 4F = 56,5 см. Получается, что F = 14,1 см. Оптическая сила 7,1 дптр. Это значение близко к значению, измеренному первым способом, но особенно близко к значению, полученному с использованием формулы тонкой линзы во втором опыте.
Результаты трёх опытов представим в таблице
| F = 13,5 см | d, см | f, см | Характеристики изображения |
Значение F*, см |
| 1 опыт | d < F 7 |
Увеличенное, прямое, мнимое |
||
| 2 опыт | F < d < 2F 17,5 |
79,5 | Увеличенное,
перевёрнутое, действительное |
14,3 |
| 3 опыт | d > 2F 71 |
15 | Уменьшенное,
перевёрнутое, действительное |
12,4 |
| * рассчитанно по формуле тонкой линзы с использованием измеренных d и f | ||||
