Ćwiczenie nr 25

WYZNACZANIE OGNISKOWEJ I PROMIENIA KRZYWIZNY

MODELU SOCZEWKI OCZNEJ ORAZ OGNISKOWEJ SOCZEWKI

KORYGUJĄCEJ

Zestaw przyrządów:
1 - spektrometr optyczny,
2 - model układu optycznego soczewki ocznej,
3 - zestaw soczewek korygujących.

Przebieg pomiarów:
1. Wyznaczanie promieni krzywizn modelu soczewki ocznej.
a) Mierzymy odległość przedmiotu (litera Y lub E) x od płaszczyzny głównej soczewki (wybranej w
środku soczewki modelu oka) oraz odległość obrazu y od płaszczyzny głównej soczewki przy położeniu
biało-czarnego pierścienia części ruchomej strzykawki w pozycji "3". Wyżej wymienione pomiary prze-
prowadzamy dwukrotnie (otrzymujemy dwie pary wartości x i y). W położeniu "3" grubość soczewki
d

3

=1,9cm.

b) Zmieniamy następnie położenie czarno-białego pierścienia na "2" (teraz grubość soczewki
d

2

=1,7cm) i dalej postępujemy identycznie jak w punkcie 1a).

c) Zmieniamy położenie czarno-białego pierścienia na "1" (teraz grubość soczewki d

1

=1,5cm) i dalej

już analogicznie jak w punktach 1a) czy 1b). Wyniki pomiarów zapisujemy w pierwszej tabeli i według
wzoru:

y

x

f

1

1

1

+

=

(1)

obliczamy ogniskową soczewki dla każdej z par x i y otrzymanych w punktach 1a) – 1c). Następnie dla
każdej z pozycji tłoka strzykawki (1, 2, 3) wyliczamy średnią ogniskową soczewki f

śr

(średnia arytme-

tyczna z dwóch pomiarów dla danej pozycji tłoka).
Z ogólnego wzoru na zdolność skupiającą soczewki grubej

1

2

1

2

2

1

)

1

(

1

1

)

1

(

1

n

R

R

n

d

R

R

n

f

Z

−

+

¸¸¹

·

¨¨©

§

+

−

=

=

(2)

gdzie n – współczynnik załamania światła materiału, z którego wykonana jest soczewka, n

1

- współ-

czynnik załamania światła ośrodka zewnętrznego (u nas powietrze i n

1

=1), d - grubość soczewki, R

1

,

R

2

- promienie krzywizn powierzchni załamujących soczewki. Przyjmując R

1

=R

2

=R oraz n=4/3 (współ-

czynnik załamania wody) otrzymujemy z równania (2) równanie kwadratowe:

0

6

9

2

=

−

−

d

f

R

f

R

śr

śr

(3)

z którego obliczamy szukane promienie krzywizn

(

)

śr

śr

śr

df

f

f

R

+

+

=

2

3

1

(4)

Dla wskazanego przez asystenta położenia 1 lub 2 lub 3 pierścienia (a tym samym określonej wartości
ogniskowej modelu oka - f) obliczamy kolejno ogniskowe dwóch soczewek korygujących (układ: model
soczewki oka - soczewka korygująca, przyjmujemy, że jest ona soczewką cienką !).

Obliczając ogniskowe soczewek korygujących (f

k

) korzystamy ze wzoru na zdolność skupiającą układu

soczewek:

k

k

u

f

f

l

f

f

f

⋅

−

+

=

1

1

1

(5)

gdzie l - odległość pomiędzy środkami modelu soczewki oka i soczewki korygującej z jednej strony,
oraz

u

u

u

y

x

f

1

1

1

+

=

(6)

gdzie x

u

- odległość przedmiotu od środka soczewki korygującej, y

u

- odległość obrazu przedmiotu od

środka soczewki modelu oka, z drugiej strony. Ze wzorów (5) i (6) otrzymujemy ostatecznie:

u

u

k

f

f

l

f

f

f

−

−

=

(7)

Obliczone według wzoru (7) wartości ogniskowych dla dwóch soczewek korygujących wpisujemy do
odpowiedniej tabeli.

2. Pomiar kąta łamiącego pryzmatu.
Umieścić badany pryzmat na stoliku spektrometru tak, aby szukany kąt zwrócony był w stronę kolima-
tora i zmierzyć kąt odbicia od lewej ściany pryzmatu A

L

, następnie zmierzyć kąt odbicia od prawej ścia-

ny pryzmatu A

P

.

UWAGA: kąt A

P

= 360

0

–

α , gdzie α – wartość kąta na skali stolika.

Wyznaczyć kąt łamiący ze wzoru:

φ = 0,5( A

L

+ A

P

) (8)

Wartość kąta wpisać do odpowiedniej tabeli.

3. Wyznaczanie współczynnika załamania pryzmatu.
A. ustawić lunetę spektrometru naprzeciw kolimatora i nastawić ostry obraz szczeliny, przy zapalonej

lampie sodowej (po kilku minutach po jej zapaleniu).

B. Na stoliku spektrometru umieścić pryzmat.
C. Obracając lunetą spektrometru znaleźć ponownie obraz szczeliny.
D. Obracając powoli stolik z pryzmatem i obserwując przesuwanie się obrazu szczeliny znaleźć poło-

żenie, w którym nastąpi zwrot kierunku przesuwania się szczeliny - przy stałym kierunku obrotu
stolika.

E. Ustawić środek lunety (czarna linia w polu widzenia na środek szczeliny). Odczytać ze skali kąt

najmniejszego odchylenia (E

min

). Współczynnik załamania n

1

obliczamy ze wzoru:

n

E

1

2

2

=

+

sin

sin

min

ϕ

ϕ

(9)

gdzie: φ - kąt łamiący tego pryzmatu (wyznaczony w punkcie 2).

Wymagane wiadomości teoretyczne:
1. Budowa oka oraz schemat optyczny powstawania obrazu w oku.
2. Zdolność rozdzielcza oka.
3. Akomodacja oka.
4. Wady wzroku i ich usuwanie.
5. Podstawowe wzory soczewkowe.
6. Zależność współczynnika załamania od kąta najmniejszego odchylenia w pryzmacie.
7. Budowa spektrometru optycznego.

PROPONOWANA LITERATURA:
1. Pilawski; Podstawy biofizyki
2. Adamczewski; Fizyka medyczna
3. T.

Dryński; Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki

4. S.

Miękisz; Wybrane zagadnienia z biofizyki, cz. II (1996)

5. S Miękisz; Wybrane zagadnienia z biofizyki, (Volumed), (1998)
6. J. A..Barltrop, J.D. Coyle; Fotochemia

Akademia Medyczna Wrocław

Katedra Biofizyki

Ćwiczenie 25

Wyznaczanie ogniskowej i promienia krzywizny modelu so-

czewki ocznej oraz ogniskowej soczewki korygującej

.......................................................

.......................................................

Imiona i nazwiska studentów

Podpis prowadzącego ćwiczenia

Wydział:

Data

Grupa studencka:
Grupa ćwiczeniowa:

Stopień zaliczenia

1. Obliczanie promienia krzywizny modelu soczewki ocznej.

Pozycja

tłoka

x

1

[cm]

x

2

[cm]

y

1

[cm]

y

2

[cm]

f

1

[cm]

f

2

[cm]

f

śr

[cm]

R

[cm]

1

2

3

2. Wyznaczanie ogniskowych soczewek korygujących.

Numer soczewki

korygującej

x

u

[cm]

y

u

[cm]

f

u

[cm]

f

[cm]

f

k

[cm]

1

2

3. Wyznaczanie współczynnika załamania pryzmatu szklanego.

Kąt prawy A

p

Kąt lewy A

l

Kąt łamiący φ

Kąt najmniejszego

załamania

E

min

Współczynnik zała-

mania

n

1