Ćwiczenie 75

Wyznaczanie ogniskowej soczewki rozpraszającej i zwierciadła wypukłego metodą obrazów pozornych

Przyrządy:

Ława optyczna, przedmiot świecący, zwierciadło wypukłe, soczewka wklęsła, płytka szklana, ostrze.

Bieg promieni w układach pomiarowych do wyznaczania ogniskowej f soczewki rozpraszającej i zwierciadła wypukłego przedstawiono odpowiednio na rys.1 i 2. Dla obu układów ogniskowa f dana jest wzorem:

(1)

gdzie: x - odległość pomiędzy przedmiotem a soczewką lub zwierciadłem,

l - odległość pomiędzy płytką a soczewką lub zwierciadłem,

n - odległość pomiędzy płytką a obrazem A₂B₂

Rys.1.

Rys.2.

Przebieg ćwiczenia:

A. Soczewka rozpraszająca

1. Ustawić na ławie optycznej kolejno: przedmiot świecący AB, soczewkę rozpraszającą S, płytkę szklaną P, oraz metalowe ostrze O tak, by powstały obraz pozorny widoczny był, patrząc od strony soczewki, w położeniu około 2/3 długości ławy optycznej (rys.1).

2. Odczytać położenia: przedmiotu - l_p , soczewki - l_s, płytki - l_{p_}i zanotować je w tab.1.

3. Patrząc na płytkę P od strony soczewki przesunąć ostrze z położenia za obrazem A₂B₂ tak, by znalazło się ono w płaszczyźnie obrazu (przy poprawnym ustawieniu ostrza niewielkie zmiany położenia obserwatora w kierunku prostopadłym do ławy optycznej nie powodują przesuwania się obrazu A₂B₂ względem ostrza). Odczytać i zanotować w tab.1 położenie ostrza. Odpowiada to położeniu obrazu l_oi.

4. Powtórzyć pomiar jak w pkt.3 przesuwając ostrze z położenia przed obrazem A₂B₂ i zanotować drugie położenie obrazu w tab.1.

2. Zwierciadło wypukłe.

1. Ustawić na ławie optycznej kolejno: przedmiot świecący AB, ostrze metalowe O, płytkę szklaną P i zwierciadło kuliste Z (rys.2). Odległość zwierciadła od przedmiotu powinna wynosić około 0,2÷0,3 m. Obraz pozorny powinien być widoczny tym razem przy patrzeniu od strony zwierciadła.

2. Odczytać i zanotować w tab.1 nastawione położenia przedmiotu l_p , płytki l_{p_}i zwierciadła l_z.

3. Patrząc na płytkę od strony zwierciadła przesunąć ostrze z położenia przed obrazem A₂B₂ tak, by znalazło się ono w płaszczyźnie obrazu (uwzględniając warunki poprawnego ustawienia ostrza jak w pkt. A.3). Zanotować to położenie ostrza l_oi w tab.1.

4. Powtórzyć pomiar jak pkt.3 przesuwając ostrze z położenia za obrazem A₂B₂ i zanotować to położenie w tab.1.

Aby uwzględnić subiektywność oceny położenia obrazów, pomiary tych położeń dla obu układów pomiarowych (wg pkt. 3 i pkt.4) powinny wykonać wszystkie osoby w grupie i zanotować je w tab.1.

Tab.1

	lp [cm]	lpl [cm]	ls; lz [cm]	loi [cm]						lo;Δlo [cm]
soczewka
zwierciadło

Na podstawie dokonanych pomiarów obliczyć:

• wartość średnią położenia obrazów l_o i średni błąd kwadratowy Δl_o, skorygowany przez odpowiedni współczynnik t_α,n (wyniki zanotować w tab.1).

• wartości odległości wzajemnych x, l oraz n (rys.1 i rys.2) i oszacować błędy bezwzględne tych wielkości: Δx, Δl oraz Δn (np. x = l_s - l_p ⇒ Δx = Δl_s + Δl_p ).

Korzystając ze wzoru (1) obliczyć ogniskową f badanego zwierciadła i soczewki oraz błąd Δf, zgodnie z poniższym wzorem:

(2)

Rezultaty wykonanych obliczeń zestawić w tab.2. (verte)

Tab.2.

	x [cm]	Δx [cm]	n [cm]	Δn [cm]	l [cm]	Δl [cm]	f [cm]	Δf [cm]
soczewka
zwierciadło

---