8.3 Порядок выполнения работы

8.3.1 Определение фокусного расстояния собирающей (выпуклой) линзы посредством измерения расстояний от предмета и его изображения до линзы.

1. На одном конце скамьи установить электрическую лампочку так, чтобы окно было направлено на линзу и экран. На некотором расстоянии от лампочки установить собирающую линзу, а за нею экран. Сохраняя постоянным расстояние между лампочкой и экраном, передвижением линзы добиться получения на экране резкого изображения лампочки.

2. Сбивая установку экрана, провести измерения расстояний между линзой и экраном 3 раза.

Каждый раз необходимо записывать отсчеты по шкале скамьи для положения лампочки m₁, линзы m₂, и экрана m₃. Из полученных отсчетов определить:

d = m₂ – m₁, f = m₂ – m₂.

Затем по формуле:

вычислить F.

3. Погрешность измерения следует определить следующим способом.

4. При постоянном расстоянии d между линзой и предметом необходимо найти Δf, т.е. расстояние, в пределах которого изображение предмета хорошо видно на экране. Иными словами, при постоянном d следует установить экран ближе к линзе и отметить положение , когда изображение переходит из ясного в размытое; затем, удаляя экран от линзы, пройдя через четкое изображение предмета, найти положение , когда изображение вновь становится размытым. Очевидно, разность – =Δ и дает погрешность отдельного измерения.

Погрешность Δd взять равной 1 мм.

5. Из полученных нескольких значений F следует вычислить среднее и найти погрешность (таблицу 9).

Таблица 9

№	d	f	F	<F>	ΔF
1 2 3

8.3.2 Определение фокусного расстояния собирающей линзы по величине ее перемещения.

В формулу (113) для собирающей линзы d и f входят симметрично. Если предмет, поставленный на расстоянии d от линзы, дает действительное изображение на расстоянии f от нее, то предмет поставленный на расстоянии f от линзы, дает изображение на расстоянии d от нее. В одном случае (когда линза ближе к предмету) получается увеличенное изображение светящегося предмета, во втором (когда линза ближе к экрану) – уменьшенное (рисунок 50). Поэтому при одном и том же расстоянии L между светящимся предметом и экраном (при условии, что L > 4F) должны существовать два положения линзы, при которых на экране будут получаться резкие изображения предмета. Расстояние  между двумя положениями линзы, очевидно, будет равно:

(117)

Принимая во внимание, что расстояние L между светящимся предметом и экраном равно сумме f и d, т.е.

(118)

и, решая совместно уравнения (117) (118), получим:

откуда принимая во внимание отношение (116), получим:

. (119)

Этот способ более точен, чем многие другие способы определения F, и применим как для тонких, так и для толстых линз, так, как не требует знания положения оптического центра линзы.

1. Для определения фокусного расстояния F описанным способом лампочку (предмет) и экран надо установить на большом расстоянии друг от друга. Расстояние это сохранять неизменным в течение опыта. Оно должно быть несколько больше 4F. Для ориентировочного определения этого расстояния значение F следует взять из предыдущего опыта.

2. Передвигая линзу между лампочкой и экраном, получить на экране более отчетливое изображение (например, увеличенное). Затем, записав отсчет по шкале скамьи и передвинув линзу, получить второе отчетливое изображение (уменьшенное).

3. Из полученных отсчетов положений лампочки, экрана, первого и второго положений линзы вычислить L,  и F. Определение величины перемещения  линзы при одном и том же расстоянии L между лампочкой и экраном произвести несколько раз (не меньше трех). Из полученных данных нескольких измерений вычислить среднее значение расстояния  и величину погрешности Δ.

Вычислить среднее значение F и найти погрешность (таблица 10).

Таблица 10

№		Δ	L	ΔL	F	ΔF/F	ΔF
1 2 3