UNIWERSYTET ŚL
SKI W KATOWICACH
I PRACOWNIA FIZYCZNA
Ć W I C Z E N I E 79
BADANIE WAD SOCZEWEK
CEL ĆWICZENIA
Badanie aberacji sferycznej, chromatycznej i astygmatyzmu soczewek .
WYMAGANIA DO KOLOKWIUM
1.Względny i bezwzględny współczynnik załamania światła - definicje.
2.Zjawisko odbicia i załamania światła na granicy dwóch ośrodków.
3.Dyspersja światła.
4.Bieg promieni świetlnych przez pryzmat i soczewki.
5. Wzory soczewkowe.
6. Wady soczewek.
POMOCE POTRZEBNE DO WYKONANIA ĆWICZENIA
1. A
awa optyczna.
2. Zestaw soczewek.
3. Diodowy projektor światła.
4. Trzy matryce do projektora (1,2,3)
5. Pięć przesłon do soczewki (A,B,C,D,E)
- 1 -
1
2
3
4
Rys.79.1. A
awa optyczna: 1- diodowy projektor światła., 2  uchwyt soczewki ze wskaz
nikiem
kąta skręcenia soczewki, 3  ekran, 4  szyna
a
b
Rys.79.2. Diodowy projektor światła z matrycą nr 2 przygotowany do
badania aberacji chromatycznej.
Długość fali dla barwy:
czerwonej... -658nm
\
ółtej.......... -598nm
zielonej....... -524nm
niebieskiej.. -477nm
- 2 -
1 2 3
Rys.79.3. Obrazy matryc do projektora światła
Rys .79 .4. Obrazy przesłon do soczewki
- 3 -
PRZEBIEG ĆWICZENIA
I. Aberacja sferyczna.
1. Skompletuj ławę optyczną zgodnie z rys. 79.1.
2. Nasuń matrycę nr 1 (rys.79.3.) na projektor światła i przesłonę A (rys.79.4.) na soczewkę.
3. Podłącz przewód zasilacza z czerwoną wtyczką do białego gniazda  a projektora,
a z czarną wtyczką do gniazda czarnego (patrz rys.79.2.).
4. Włącz projektor przez wło\
enie wtyczki transformatora do kontaktu elektrycznego.
5. Ustaw ekran w odległości ok.10 cm od końca szyny. Przesuwając soczewkę uzyskaj ostry
obraz wzoru matrycy. Zanotuj odległość matrycy (przedmiotu) od soczewki  X, oraz
odległości ekranu od soczewki  Y.
6. Zakładaj kolejno przesłony pierścieniowe B, C, D, E na soczewkę i postępuj dalej tak jak
w punkcie 6. Ka\
dorazowo notuj wartości X i Y.
7. Zdjąć matryce z projektora i soczewki.
II. Aberacja chromatyczna.
1. Nasuń matrycę nr 2 na projektor światła.
2. Podłącz przewód zasilacza z czerwoną wtyczką do \
ółtego gniazda  b projektora,
a z czarną wtyczką do gniazda czarnego ( patrz rys.79.2.).
3. Przesuwając ekran, dla ustalonej ju\
pozycji soczewki, uzyskaj ostre obrazy kolejno
dla ka\
dej barwy. Za ka\
dym razem zapisuj odległości ekranu od soczewki  Y, oraz
odległość matrycy od soczewki  X.
III. Astygmatyzm.
1. Nasuń matrycę nr 3 na projektor światła.
2. Podłącz przewód zasilacza z czerwoną wtyczką do białego gniazda  a projektora,
a z czarną wtyczką do gniazda czarnego ( patrz rys.79.2.).
3. Ustaw ekran w odległości ok..10cm od końca szyny. Przesuwając soczewkę uzyskaj
ostry obraz krzy\
a matrycy. Wskaz
nik kąta skręcenia soczewki powinien wskazywać
poło\
enie zerowe na tarczy kątowej uchwytu soczewki. Zapisz odległość matrycy
(przedmiotu) od soczewki  X, oraz odległości ekranu od soczewki  Y0.
4. Nie zmieniając poło\
enia soczewki, obróć soczewkę o kąt ą
ą = 5o i przesuwając
ą
ą
ekranem uzyskaj kolejno ostre obrazy dla pionowego i poziomego ramienia krzy\
a.
Zanotuj odpowiednie wartości Yąpion , Yąpoz.
ą ą
ą ą
ą ą
5. Zwiększając kąt ą co 5o przeprowadz
pomiary dla kolejnych kątów ą, dla których
ą
ą
ą
mo\
liwa będzie obserwacja obrazów dla pionowego i poziomego ramienia krzy\
a.
UWAGA! Ustal z prowadzącym ćwiczenie wymagane ilości pomiarów.
- 4 -
OPRACOWANIE WYNIKÓW
I. Aberacja sferyczna
1. Korzystając ze wzoru soczewkowego oblicz ogniskową soczewki Fo dla świetlnych
promieni przyosiowych (dla przesłony A) i ogniskowe FrX* dla kolejnych przesłon.
2. Jako miarę aberacji sferycznej przyjmij "
"FrX= FrX  Fo.
"
"
3. Uzyskane wyniki nanieś na wykres "
"F (r).
"
"
4. Określ niepewności pomiarowe pomierzonych wartości.
*
- rX oznacza średnią wartość geometrycznego promienia pierścienia przesłony.
Przyjmij: rB = 0.015m, rC = 0.025m, rD = 0.035m, rE = 0.045m
II. Aberacja chromatyczna.
1. Korzystając ze wzoru soczewkowego oblicz ogniskową soczewki Fb dla poszczególnych
barw.
2. Oblicz średnią wartość ogniskowej Fśr. = (Fczerw. + F nieb.)/2.
3. Jako miarę aberacji chromatycznej dla poszczególnych barw przyjmij "
"F= Fśr  Fb.
"
"
4. Uzyskane wyniki nanieś na wykres "
"F (). Oś wartości  określ w granicach od 450nm do
"
"
700nm.
5. Określ niepewności pomiarowe pomierzonych wartości.
III. Astygmatyzm.
1. Oblicz osobno dla pionowego i poziomego obrazu ramienia krzy\
a wartość
"Yąpion. = Yąpion.  Yo oraz "Yąpoz. = Yąpoz.  Yo dla ka\
dego kąta ą
" " ą
" " ą .
" " ą
ą ą ą ą
ą ą ą ą
ą ą ą ą
2. Za miarę astygmatyzmu przyjmij "Y =" "
" " "
" "Yąpion - "Yąpoz.
" " "
ą ą
ą ą
ą ą
Uzyskane w punkcie 1 i 2 wyniki nanieś na wspólny wykres jako funkcję kąta ą.
3. Określ niepewności pomiarowe pomierzonych wartości.
LITERATURA
1. T. Hanc "Pomiary optyczne"
2. T Dryński "Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki"
3. F. Kohlrausch "Fizyka laboratoryjna"
4. Sz. Szczeniowski " Fizyka doświadczalna cz.IV- optyka"
5. D. Holliday, R. Resnick "Fizyka"
6. H. Szydłowski "Pracownia fizyczna
7. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/geoopt/aberrcon.html
- 5 -