WFiIS	Imię i Nazwisko : Maciej Lorens Monika Mazanka	Rok: II	Grupa: III		Zespół: V		Nr Ćwiczenia: 53*
Pracownia Fizyczna I i II	Temat : Soczewki. Diody LED jako źródło światła
		Data wykonania: 2 XII 2006	Data oddania: 5 XII 2006		Zwrot do poprawy:		Data zaliczenia:		Ocena

1. Cel ćwiczenia:

• Wyznaczenie ogniskowych soczewki skupiajÄ…cej i ukÅ‚adu soczewek (skupiajÄ…cej i rozpraszajÄ…cej) oraz ogniskowej soczewki rozpraszajÄ…cej metodÄ… bezpoÅ›redniÄ… i metodÄ… Bessela z wykorzystaniem LED.

• Badanie wad soczewki skupiajÄ…cej.

2. Opracowanie teoretyczne:

Ad. 6

Aberracja sferyczna - wada soczewki, układu optycznego, obiektywu lub zwierciadła sferycznego, polegająca na odmiennych długościach ogniskowania promieni świetlnych ze względu na ich położenie pomiędzy środkiem a brzegiem urządzenia optycznego - im bardziej punkt przejścia światła zbliża się ku brzegowi urządzenia (czyli oddala od jego osi optycznej), tym bardziej uginają się promienie świetlne.

Aberracja chromatyczna - wada układu optycznego polegająca na tym, że światło o różnych długościach fali tworzy ogniska w różnych odległościach od punktu głównego soczewki. Wyróżnia się aberrację chromatyczną podłużną i poprzeczną. można ją usunąć stosując achromat.

Astygmatyzm - obraz punktu położonego poza główną osią optyczną soczewki, nie jest punktem, lecz na ogół stanowi dwa wzajemnie prostopadłe odcinki leżące w różnych płaszczyznach.

Wyróżnia

Ad. 7

Krótkowzroczność - jest najczęściej spotykaną wadą refrakcyjną oka ludzkiego. Wada ta polega na tym, że oko skupiające promienie świetlne, ogniskuje je przed siatkówką. Obraz na siatkówce jest przez to zamazany, a wrażenie wzrokowe krótkowidza jest nieostre. Żeby dobrze zobaczyć przedmiot krótkowidz przysuwa przedmiot bliżej oczu.

Dalekowzroczność - jest drugą obok krótkowzroczności najczęściej spotykaną wadą refrakcyjną oka ludzkiego. Jest wynikiem zbyt małych rozmiarów przednio - tylnych oka (zbyt krótką gałką oczną) lub niewystarczającą siłą łamiącą układu optycznego oka (zbyt płaską (niezdolną do kurczenia się) soczewką). Dalekowzroczność jest wadą, która wzrasta z wiekiem (starczowzroczność, prezbiopia) wskutek postępującego osłabienia aparatu nastawczego oka, w wyniku zmniejszenia sprawności mięśnia rzęskowego i elastyczności soczewki.

3. Wyniki oraz opracowanie pomiarów:

Tabela 1. Wyznaczanie ogniskowej soczewki skupiającej nr 1 dla światła białego

Lp.	l [mm]		x [mm]		y = l-x [mm]	f [mm]
1.	1200		165		1035	142,3
2.	1100		170		930	143,7
3.	1000		174		826	143,7
4.	900		182		718	145,2
5.	800		185		615	142,2
6.	700		195		505	140,7
7.	600		206		394	135,3
					[mm]	141,9
niepewność u(f) [mm]		1,2

Tabela 2. Wyniki pomiarów dla układu soczewek dla światła białego

Ogniskowa soczewki skupiającej fśr = 141,9 [mm]
Lp.	l [mm]	x1 [mm]	x2 [mm]	[mm]	y [mm]
1.	1200	269	479	374		826
2.	1100	270	480	375		725
3.	1000	272	482	377		623
4.	900	273	483	378		522
5.	800	275	485	380		420
6.	700	278	488	383		317
7.	600	279	489	384		216
Ogniskowa układu soczewek fuk [mm]							212,1
Ogniskowa soczewki rozpraszajÄ…cej fx [mm]							205,7???

Tabela 3. Wyznaczanie ogniskowej soczewki nr 1 metodÄ… Bessela

Tabela 4. Wyznaczanie aberracji sferycznej podłużnej

Lp.	l [mm]	x [mm]	y [mm]	f [mm]
Położenie brzegowe
1.	1200	250	950	197,9
2.	1100	256	844	196,4
3.	1000	272	728	198,0
4.	900	291	609	196,9
5.	800	330	470	193,9
6.	700	373	327	174,2
Åšrednia ogniskowa dla promieni brzegowych [mm]				192,9
Położenie środkowe
1.	1200	265	935	206,5
2.	1100	275	825	206,3
3.	1000	283	717	202,9
4.	900	298	602	199,3
5.	800	343	557	195,9
6.	700	381	319	173,6
Średnia ogniskowa dla promieni środkowych [mm]				197,4
Aberracja sferyczna podłużna [mm]				4,5

Tabela 5. Wyznaczanie aberracji chromatycznej podłużnej

Lp.	l [mm]	x [mm]	y [mm]	f [mm]
Promienie czerwone
1.	1200	154	1046	134,2
2.	1100	157	943	134,6
3.	1000	162	838	135,8
4.	900	164	736	134,1
5.	800	173	627	135,6
6.	700	182	518	134,7
Åšrednia ogniskowa dla promieni czerwonych [mm]				134,8
Promienie niebieskie
1.	1200	154	1046	134,2
2.	1100	156	944	133,9
3.	1000	161	839	135,1
4.	900	165	735	134,8
5.	800	170	630	133,9
6.	700	182	518	134,7
Åšrednia ogniskowa dla promieni niebieskich [mm]				134,4
Aberracja sferyczna podłużna [mm]				0,4

4. Obliczenia:

Wyniki ogniskowych soczewek (układu soczewek) z tabeli 1,2,4 oraz 5 wyznaczyliśmy ze wzoru:

Niepewność wyliczenia ogniskowej soczewki skupiającej z tabeli nr 1 obliczyliśmy na podstawie wzoru:

gdzie :

- liczba pomiarów, w tym przypadku = 7,

- ogniskowa soczewki dla konkretnej próby,

- średnia ogniskowa prób.

Ogniskowa soczewki rozpraszającej z tabeli nr 2 wyznaczyliśmy ze wzoru:

gdzie:

d - odległość x_b - x_a

f_sz - szukana ogniskowa soczewki rozpraszajÄ…cej,

f - ogniskowa układu soczewek,

f₁ - ogniskowa soczewki skupiajÄ…cej.

Nasze obliczenia z tabeli nr 3 opierały się na wzorze Bessela:

5. Wnioski:

Porównując wyniki otrzymanych ogniskowych soczewki skupiającej metodą Bessela oraz opierającą się o długości x i y możemy stwierdzić że są prawie identyczne ( różnica ok. 0,7 %), ponadto mieszczące się
w odchyleniu standardowym. Dlatego możemy uznać ćwiczenie za udane, a wartość długości ogniskowej za rzeczywistą.

Sądząc po badaniu wad soczewek możemy stwierdzić że dużo istotniejsza i bardziej wpływająca na wyniki pomiaru ogniskowej jest aberracja sferyczna w porównaniu do chromatycznej. Aby uniknąć rozmycia punktu ( który miał w tym przypadku ok. 4,5mm ) należało by albo ograniczyć się do promieni bardziej przyosiowych lub też korzystać z soczewek parabolicznych lub jeszcze bardziej dokładnych, o kształcie dość skomplikowanych wielomianów stopnia czwartego.

Podsumowując można powiedzieć że ćwiczenie się powiodło, dowiedzieliśmy się bardzo dużo o stopniu wpływu aberracji na wyniki ogniskowych, oraz o tym jak ich unikać.

VII. Uwagi prowadzÄ…cego:

Lp.	l [mm]	xA [mm]	xB [mm]	[mm]	f [mm]
1	1200	166	1035	869	142,7
2	1100	165	932	767	141,3
3	1000	173	830	657	142,1
4	900	177	725	548	141,6
5	800	177	615	438	140,0
6	700	176	500	324	137,5
				Åšrednia ogniskowa [mm]	140,9

ocena

podpis

---