Klusek Łukasz 24.04.2007

Nr indeksu 356

sprawozdanie z ćwiczeń z fizyki:

Wyznaczanie ogniskowej soczewek.

Ćwiczenie nr 8

• Ogniskowa - odległość pomiędzy ogniskiem układu optycznego a punktem głównym układu optycznego np. odległość środka soczewki od punktu, w którym skupione zostaną promienie świetlne, biegnące przed przejściem przez soczewkę równolegle do jej osi.

• Ognisko - kreślenie teoretycznego punktu, w którym przecinają się promienie świetlne, równoległe do osi optycznej, po przejściu przez układ optyczny skupiający (ognisko rzeczywiste), lub punkt w którym przecinają się przedłużenia takich promieni po przejściu przez rozpraszający układ optyczny (ognisko pozorne).

• Soczewka - proste urządzenie optyczne składające się z jednego lub kilku sklejonych razem bloków przezroczystego materiału (zwykle szkła, ale też różnych tworzyw sztucznych, żeli, minerałów, a nawet parafiny lub kropli wody). Typy soczewek:

• soczewka sferyczna

• dwuwypukłe

• płasko - wypukłe

• płasko - wklęsłe itd.

• soczewka cylindryczna - będące wycinkiem walca

• Równanie soczewek cienkich:

gdzie:

x - odległość przedmiotu od soczewki

y - odległość obrazu od soczewki

f - ogniskowa

• Metoda Bessela:

gdzie:

d - odległość przedmiotu od obrazu

a - różnica odległości pomiędzy położeniem soczewki dla obrazu powiększonego i pomniejszonego

• Czynności wykonywane:

• Obliczanie ogniskowej soczewek z wykorzystaniem równania soczewek cienkich

• Na odpowiednio ustawionej ławie optycznej uzyskujemy ostry obraz przedmiotu - wolframowego włókna żarówki

• Z podziałki odczytujemy wartości x oraz y

• Dane podstawiamy do wzoru

• Wyliczamy ogniskową

• Tą samą czynność powtarzamy zarówno przy soczewce o większych i o mniejszych promieniach sferycznych

• Obliczanie ogniskowej soczewek z wykorzystaniem metody Bessela

• Na odpowiednio ustawionej ławie optycznej ustalamy stała odległość pomiędzy przedmiotem - żarówką - a ekranem.

• Odległość odczytujemy z podziałki o określamy jako d

• Następnie tak poruszamy soczewką, aby uzyskać ostry obraz powiększony a następnie pomniejszony

• Obliczamy odległość między położeniem soczewki przy ostrym obrazie powiększonym i pomniejszonym

• Wyliczamy ogniskową

• Tą samą czynność powtarzamy zarówno przy soczewce o większych i o mniejszych promieniach sferycznych

• Zestawienie wyników i obliczenie średniej ogniskowej dla pierwszej i osobno dla drugiej metody obliczeń

• Ustalenie wartości niepewności Δf

• Przeprowadzenie dyskusji dotyczącej dokładności obu metod otrzymywania ogniskowej

Obliczenie:

• wg. równania soczewek cienkich

1. Dla soczewki dwuwypukłej cienkiej:

1. dla obrazu powiększonego

x = 18cm

y = 32cm

2. dla obrazu pomniejszonego

x = 18 cm

y = 5cm

=> f = 3,9 [cm]

2. Dla soczewki dwuwypukłej „grubej”(grubszej niż ta w pkt. 1):

1. dla obrazu powiększonego

x = 10 cm

y = 20 cm

b)dla obrazu pomniejszonego:

x = 10 cm

y = 11 cm

• wg. metody Bessela

1. dla soczewki dwuwypukłej „grubej”(promienie większe niż w cienkiej):

a = 32,5 - 9,3 = 23,2 [cm]

d = 40 cm

2. dla soczewki dwuwypukłej cienkiej

a = 14 cm

d = 50 cm

Średnia dla:

1. soczewki cienkiej:

b)soczewki „grubej”

Porównując powyższe wyniki można dojść do wniosku że metoda Bessela jest dokładniejsza. Uwzględnia ona w jednym równaniu zarówno położenie soczewki przy obrazie przybliżonym jak i oddalonym. Natomiast obliczenia z równania soczewek cienkich pozwala na otrzymanie dokładnego wyniku dopiero po wyliczeniu średniej z ogniskowych wyliczonych przy - osobno - powiększeniu i pomniejszeniu przedmiotu.

W załączniku znajduje się kopia obliczeń wykonanych podczas ćwiczeń w dniu 17.04.2007 - które znajdują się również powyżej.

Literatura:

Tablice matematyczne, fizyczne, chemiczne, astronomiczne. Tomasz Szymczyk. Wyd. PARK

Internet:

Wirtualna encyklopedia Wikipedia.org