Pracownia Zakładu Fizyki Politechniki Lubelskiej
Nazwisko i imię: Sternik Tomasz					Instytut: Symbol: OP Grupa: 3.3
Data wykonania: 08.10.1997	Symbol ćwiczenia: 3.2		Temat: Wyznaczanie ogniskowych soczewek na podstawie pomiarów odległości przedmiotu i obrazu od soczewki
Zaliczenie:		Ocena:		Data:		Podpis:

Teoria i wzory:

Soczewką nazywamy bryłę z przeźroczystego ośrodka, utworzoną przez ograniczenie go dwoma powierzchniami (najczęściej sferycznymi), których środki krzywizn leżą na głównej osi optycznej. Rozróżniamy dwa rodzaje soczewek: zbierające lub skupiające (dwuwypukłe i płaskowypukłe)

i soczewki rozpraszające (dwuwklęsłe i płaskowklęsłe).

Soczewką cienką nazywamy soczewkę wówczas gdy grubość soczewki w części centralnej jest mała

w porównaniu z promieniem krzywizny.

Wzór soczewkowy:

dla soczewki skupiającej dla soczewki rozpraszającej:

1 1 1 1 1 1

--- = --- + --- - --- = --- - ---

f a b f a b

Rys.1 Rys. 2

gdzie:

a - odległość przedmiotu od soczewki O - O - oś optyczna

b - odległość obrazu od soczewki F₁, F₂ - ogniska soczewki

f - ogniskowa soczewki

1

Soczewkę skupiającą określić możemy przez podanie jej zdolności skupiającej - Z = --- [D]

f

Jednostką zdolności skupiającej jest 1 dioptria.

Zdolność załamująca układu soczewek cienkich, leżących blisko siebie i mających tę samą główną oś optyczną możemy znaleźć ze wzoru:

z = z₁ + z₂ + ... + z_i

Na schemacie jak na rys.1 (dla soczewki skupiającej) przedmiot ustawiony jest w odległości od soczewki większej niż podwójna ogniskowa. Przy takim ustawieniu przedmiotu otrzymuje się obraz rzeczywisty odwrócony i zmniejszony. Na rys. 2 ( dla soczewki rozpraszającej) wyznaczony został obraz pozorny, prosty i zmniejszony przedmiotu AB umieszczonego w odległości od soczewki większej niż podwójna ogniskowa.

W trakcie wykonywania pomiarów wyróżniamy trzy zasadnicze źródła powstawania błędów:

- błąd odczytu

- zmienność warunków otoczenia

- niedokładność stosowanych przyrządów.

Błędem bezwzględnym nazywamy różnicę wartości x_i danej wielkości wyznaczoną z pomiarów i jej wartością prawdziwą x_o co zapisujemy: Δx = x_i - x_o gdzie i = 1, 2, ... , n, oznacza numer kolejnego pomiaru. W przypadku gdy nieznana jest wartość prawdziwa wyznaczanej wielkości, x_o oznacza średnią arytmetyczną wartość z dużej liczby pomiarów lub wartość „tablicową”, a więc zbliżoną do wartości rzeczywistej. O niedokładności pomiaru możemy się dowiedzieć przez stosunek błędu bezwzględnego

do wartości prawdziwej lub średniej (tablicowej) mierzonej wielkości:

x_i - x_o

δ = ----------

x_o

tak definiuje się błąd względny pomiaru, który można wyrazić także w procentach:

x_i - x_o

δ = ---------- * 100%

x_o

Spis przyrządów:

• ława optyczna ( Ł )

• źródło światła ( Z )

• przedmiot ( P )

• soczewka ( S ) skupiająca T3 +4

• rozpraszająca T3 -2

• ekran ( E )

Schemat układu:

Tabele pomiarowe:

a) wyznaczanie ogniskowej soczewki skupiającej

lp.	a		b	b	f	Z
-	[m] 10^-3		[m] 10^-3	[m] 10^-3	[m] 10^-3	[D]
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	0.2		0.38 0.38 0.386 0.381 0.373 0.376 0.371 0.373 0.376 0.384	0.38	0.131	7.631
Σ	3.78 ≈ 3.8

Wzory i obliczenia:

b) wyznaczanie ogniskowej układu soczewek

lp.	a		b	b	f	Z		b - b		(b - b)^2
-	[m] 10^-3		[m] 10^-3	[m] 10^-3	[m] 10^-3	[D]		[m] 10^-3		[m^2] 10^-6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	0.2		0.937 0.943 0.920 0.933 0.934 0.929 0.927 0.934 0.943 0.948	0.935	0.164	6.09		0.0 0.08 - 0.015 - 0.002 - 0.001 - 0.006 - 0.008 - 0.001 0.008 0.0013		0 64 225 4 1 36 64 1 64 169
Σ	9.348 ≈ 9.35						Σ	628

Wzory i obliczenia:

---