Sprawozdanie - Cwiczenie 7.doc

Sprawozdanie z laboratorium z fizyki i biofizyki

Ćwiczenie nr 7

Temat ćwiczenia:               Wyznaczanie ogniskowej soczewek za pomocą                                                         ławy              optycznej.

Data wykonania ćwiczenia: 11. 03. 2008 r.

Sekcja nr 8  w składzie:

1. Andrzej Michalski

2. Robert Jała

3. Piotr Apczyński

Data oddania sprawozdania:

Ocena:

I Wstęp teoretyczny.

Soczewka to bryła z przezroczystego materiały, ograniczona dwiema powierzchniami, z których co najmniej jedna nie jest płaska.

Oś optyczna to prosta przechodząca przez środki krzywizn elementów układu optycznego pokrywająca się z osią symetrii tych elementów.

Ognisko soczewki to teoretyczny punkt, w którym przecinają się równoległe do osi optycznej promienie świetlne po przejściu przez układ optyczny.

Ogniskowa soczewki to odległość ogniska od powierzchni środkowej.

Odległość x przedmiotu i odległość y obrazu od soczewki oraz ogniskowa f soczewki spełniają następujący związek:

Równanie soczewki opisuje związek ogniskowej soczewki z promieniami krzywizny R1 i R2 oraz współczynnikiem załamania n materiału soczewki względem otoczenia środowiska:

Powiększenie liniowe to stosunek wymiarów obrazu optycznego przedmiotu wytworzonego w układzie optycznym do rozmiarów rzeczywistych danego przedmiotu.

W przypadku układu składającego się z 2 cienkich soczewek o ogniskowej f1 i f2, oddalonych od siebie o d, ogniskowa f ma postać:

                                                                      .

II Wykonanie ćwiczenia.

W celu wykonania ćwiczenia posłużono się ławą optyczną (stalowa szyna o długości 1,5 m, zaopatrzona w milimetrową skalę), której schemat przedstawiono poniżej:

W ćwiczeniu należało wyznaczyć ogniskową soczewki następującymi metodami:

a) Z pomiaru odległości przedmiotu i obrazu od soczewki

Przesuwamy wzdłuż ławy podstawkę z soczewką zbierającą, szukając położenia w którym obraz powstały na ekranie, będzie najbardziej ostry (bez względu na to czy będzie on powiększony bądź pomniejszony). Zapisujemy wartości odległości przedmiotu od soczewki - a oraz obrazu od soczewki - b. Trzykrotnie powtarzamy pomiar i wyliczamy w ten sposób średnie wartości a i b. Otrzymane dane pomiarowe podstawiamy do wzorów, aby otrzymać wartość ogniskowej.

b) Wyznaczanie ogniskowej f z wielkości powiększonego obrazu

Przesuwamy wzdłuż ławy soczewkę. Ustawiamy takie położenie, aby powstały obraz był ostry. Odczytujemy odległość b - obrazu od soczewki, po czym mierzymy wielkość L obrazu oraz wielkość l przedmiotu. Podstawiamy do wzoru i obliczamy odległość f.

c) Metoda Bessela

Mierzymy odległość przedmiotu od ekranu - e. Szukamy położenia soczewki, w którym na ekranie pojawi się obraz powiększony a1. Zapisujemy tę wartość na postawie średniej z kilku ustawień. Odnajdujemy położenie, przy którym powstały obraz będzie pomniejszony - a2. Różnica odległości a1 i a2 pozwala nam obliczyć wartość d. Po podstawieniu do wzoru wyliczamy ogniskową soczewki f.

                                                        .

III Tabele obserwacji

a)

b)

c)

Analiza błędów:

a)

= 0,06

f  = 7,84 0,06 [cm]

b)

= 0,07

f  = 7,17 0,07 [cm]

c)

= 0,007

...