Klusek Łukasz 24.04.2007
Nr indeksu 356
sprawozdanie z ćwiczeń z fizyki:
Wyznaczanie ogniskowej soczewek.
Ćwiczenie nr 8
· Ogniskowa - odległość pomiędzy ogniskiem układu optycznego a punktem głównym układu optycznego np. odległość środka soczewki od punktu, w którym skupione zostaną promienie świetlne, biegnące przed przejściem przez soczewkę równolegle do jej osi.
· Ognisko - kreślenie teoretycznego punktu, w którym przecinają się promienie świetlne, równoległe do osi optycznej, po przejściu przez układ optyczny skupiający (ognisko rzeczywiste), lub punkt w którym przecinają się przedłużenia takich promieni po przejściu przez rozpraszający układ optyczny (ognisko pozorne).
· Soczewka - proste urządzenie optyczne składające się z jednego lub kilku sklejonych razem bloków przezroczystego materiału (zwykle szkła, ale też różnych tworzyw sztucznych, żeli, minerałów, a nawet parafiny lub kropli wody). Typy soczewek:
o soczewka sferyczna
§ dwuwypukłe
§ płasko – wypukłe
§ płasko – wklęsłe itd.
o soczewka cylindryczna – będące wycinkiem walca
· Równanie soczewek cienkich:
gdzie:
x – odległość przedmiotu od soczewki
y – odległość obrazu od soczewki
f – ogniskowa
· Metoda Bessela:
d – odległość przedmiotu od obrazu
a – różnica odległości pomiędzy położeniem soczewki dla obrazu powiększonego i pomniejszonego
· Czynności wykonywane:
o Obliczanie ogniskowej soczewek z wykorzystaniem równania soczewek cienkich
§ Na odpowiednio ustawionej ławie optycznej uzyskujemy ostry obraz przedmiotu – wolframowego włókna żarówki
§ Z podziałki odczytujemy wartości x oraz y
§ Dane podstawiamy do wzoru
§ Wyliczamy ogniskową
§ Tą samą czynność powtarzamy zarówno przy soczewce o większych i o mniejszych promieniach sferycznych
o Obliczanie ogniskowej soczewek z wykorzystaniem metody Bessela
§ Na odpowiednio ustawionej ławie optycznej ustalamy stała odległość pomiędzy przedmiotem – żarówką – a ekranem.
§ Odległość odczytujemy z podziałki o określamy jako d
§ Następnie tak poruszamy soczewką, aby uzyskać ostry obraz powiększony a następnie pomniejszony
§ Obliczamy odległość między położeniem soczewki przy ostrym obrazie powiększonym i pomniejszonym
o Zestawienie wyników i obliczenie średniej ogniskowej dla pierwszej i osobno dla drugiej metody obliczeń
o Ustalenie wartości niepewności Δf
o Przeprowadzenie dyskusji dotyczącej dokładności obu metod otrzymywania ogniskowej
Obliczenie:
§ wg. równania soczewek cienkich
1. Dla soczewki dwuwypukłej cienkiej:
a) dla obrazu powiększonego
x = 18cm
y = 32cm
b) dla obrazu pomniejszonego
x = 18 cm
y = 5cm
=> f = 3,9 [cm]
2. Dla soczewki dwuwypukłej „grubej”(grubszej niż ta w pkt. 1):
x = 10 cm
y = 20 cm
b)dla obrazu pomniejszonego:
y = 11 cm
§ wg. metody Bessela
1. dla soczewki dwuwypukłej „grubej”(promienie większe niż w cienkiej):
a = 32,5 – 9,3 = 23,2 [cm]
d = 40 cm
2. dla soczewki dwuwypukłej cienkiej
a = 14 cm
d = 50 cm
Średnia dla:
a) soczewki cienkiej:
b)soczewki „grubej”
Porównując powyższe wyniki można dojść do wniosku że metoda Bessela jest dokładniejsza. Uwzględnia ona w jednym równaniu zarówno położenie soczewki przy obrazie przybliżonym jak i oddalonym. Natomiast obliczenia z równania soczewek cienkich pozwala na otrzymanie dokładnego wyniku dopiero po wyliczeniu średniej z ogniskowych wyliczonych przy – osobno – powiększeniu i pomniejszeniu przedmiotu.
W załączniku znajduje się kopia obliczeń wykonanych podczas ćwiczeń w dniu 17.04.2007 – które znajdują się również powyżej.
Literatura:
Tablice matematyczne, fizyczne, chemiczne, astronomiczne. Tomasz Szymczyk. Wyd. PARK
Internet:
Wirtualna encyklopedia Wikipedia.org
witold23