Sprawozdanie z laboratorium z fizyki i biofizyki

Ćwiczenie nr 7

Temat ćwiczenia: Wyznaczanie ogniskowej soczewek za pomocą ławy optycznej.

Data wykonania ćwiczenia: 6 III 2006

Sekcja nr VII w składzie:

1 Jakub Gąsior

2 Andrzej Kosz

Data oddania sprawozdania (uzupełnia prowadzący): ....................

Ocena (uzupełnia prowadzący): ....................

I Wstęp teoretyczny.

Soczewką nazywamy bryłę z przezroczystego materiału, ograniczoną dwoma powierzchniami sferycznymi, których środki krzywizny leżą na osi zwanej osią optyczną soczewki. Ogniskiem soczewki zbierającej nazywamy punkt, w którym skupia się wiązka promieni po przejściu przez soczewkę. W soczewce rozpraszającej w ognisku przecinają się przedłużenia promieni przechodzących. Ogniskową soczewki nazywamy odległość od powierzchni środkowej, czyli powierzchni prostopadłej do osi optycznej przechodzącej przez środek geometryczny soczewki. Promień biegnący pod dowolnym kątem względem osi optycznej nie ulega załamaniu tylko wtedy, gdy przechodzi przez punkt zwany środkiem optycznym soczewki. Odległość a przedmiotu I odległość b obrazu od soczewki oraz ogniskowa f soczewki spełniają następujący związek:

Powiększeniem liniowym s nazywamy stosunek wielkości obrazu do wielkości przedmiotu.

II Przebieg ćwiczenia:

1. Opis wykonywanych czynności:

Metoda 1. Z pomiaru odległości przedmiotu i obrazu od soczewki:

Włączono oświetlenie przedmiotu. Ustawiono ekran w odległości 40,0 [cm] od przedmiotu. Następnie przesuwano wzdłuż ławy optycznej soczewkę i szukano położenia w którym obraz był najostrzejszy. Pomiar powtórzono trzykrotnie, a wszystkie wyniki tj. odległości soczewki od obrazu (ekranu) i odległość przedmiotu od soczewki zanotowano.

Metoda 2. Wyznaczanie ogniskowej soczewki f z wielkości powiększonego obrazu:

Ustawiono ekran w odległości 40,0 [cm] od przedmiotu i zmierzono wielkość przedmiotu który miał 1,0 [cm]. Następnie przesuwano soczewkę by uzyskać jak najbardziej ostry obraz. Przy ostrym obrazie zmierzono i zanotowano jego wielkość.

Metoda 3. Metoda Bessela:

Ustawiono ekran w odległości 40,0 [cm] od przedmiotu. Następnie przesuwano i szukano dwóch położeń soczewki w których obrazy były najostrzejsze, przy czym jeden obraz był pomniejszony, a drugi powiększony. Różnicę odległości między położeniami mierzono i odnotowywano.

2. Tabele wyników:

Metoda 1. Z pomiaru odległości przedmiotu i obrazu od soczewki:

Soczewka zbierająca
odl. przedmiotu [cm]	odl. obrazu [cm]	odl. ogniskowa [cm]
9,8	30,2	7,40
9,7	30,3	7,34
9,8	30,2	7,40

Metoda 2. Wyznaczanie ogniskowej soczewki f z wielkości powiększonego obrazu:

Soczewka zbierająca
odl. obrazu [cm]	wielkość obrazu [cm]	wielkość przedmiotu [cm]
30,2	3,3	1,0
30,2	3,4	1,0
30,2	3,3	1,0

Metoda 3. Metoda Bessela:

Soczewka zbierająca
odl. przedmiotu od ekranu [cm]	przesunięcie soczewki [cm]	odl. ogniskowa [cm]
40,0	20,9	1,0
40,0	20,8	1,0
40,0	20,9	1,0

3. Wyniki i obliczenia:

Metoda 1. Z pomiaru odległości przedmiotu i obrazu od soczewki:

Ogniskową f wyznaczamy ze wzoru:

gdzie:

a - odległość przedmiotu od soczewki

b - odległość obrazu od soczewki

Wzór ten po przekształceniu przyjmuje następującą postać:

Obliczenia:

- średnia wartość a (odległości przedmiotu od soczewki)

- średnia wartość b (odległości obrazu od soczewki)

Metoda 2. Wyznaczanie ogniskowej soczewki f z wielkości powiększonego obrazu:

Wykorzystujemy do tego wzór:

gdzie:

b - odległość obrazu od soczewki

L - wielkość powstałego na ekranie obrazu

l - wielkość samego przedmiotu.

Obliczenia:

- średnia wartość L (wielkości powstałego na ekranie obrazu)

- średnia wartość l (wielkości samego przedmiotu)

Metoda 3. Metoda Bessela:

Wykorzystujemy do tego wzór:

gdzie:

e - odległość przedmiotu od ekranu(obrazu)

d - różnica pomiędzy położeniami (przesunięcie) soczewki

Obliczenia:

- średnia wartość d (różnicy pomiędzy położeniami soczewki)

4. Analiza błędów.

Metoda 1. Z pomiaru odległości przedmiotu i obrazu od soczewki:

Metoda 2. Wyznaczanie ogniskowej soczewki f z wielkości powiększonego obrazu:

Metoda 3. Metoda Bessela:

Wyniki z uwzględnieniem błędów:

Metoda 1. Z pomiaru odległości przedmiotu i obrazu od soczewki:

Metoda 2. Wyznaczanie ogniskowej soczewki f z wielkości powiększonego obrazu:

Metoda 3. Metoda Bessela:

Wyniki te pokrywają się z prawdziwą wartością f=7,5[cm]

III Wnioski.

---