NAZWISKO:PIOTROWSKI IMIE:ŁUKASZ KIERUNEK:FIZYKA Z INFORMAYKĄ ROK STUDIÓW: II GRUPA LABORATORYJNA: XIII		WYŻSZA SZKOŁA PEDAGOGICZNA W RZESZOWIE I PRACOWNIA FIZYCZNA
				WYKONANO		ODDANO
				DATA 18.X..2000	PODPIS	DATA 25.X.2000	PODPIS
Ćwiczenie Nr: 72a *	Temat: Wyznaczanie odległości ogniskowej za pomocą ławy optycznej.

I.Część teoretyczna

Wyznaczanie odległości ogniskowej soczewek cienkich

Soczewka jest to substancja załamująca światło, ograniczona
dwoma powierzchniami sferycznymi o promieniach R1 i R2. Soczewki ze
środkiem grubszym - są zbierające, soczewki cieńsze w środku niż na brzegach
są rozpraszające. Wiązka promieni rónoległych do osi głównej po załamaniu w soczewce zbierającej zostaje zebrana w ognisku F, którego odległość od środka optycznego soczewki nazywamy odległością ogniskową f. Środek optyczny soczewki ma tę właściwość że wszystkie promienie padające na soczewkę są skierowane na ten punkt, nie zmieniają kierunku, lecz ulegają minimalnemu przesunięciu rónoległemu. W przypadku soczewek cienkich, które są przedmiotem naszych rozważań środek geometryczny soczewki pokrywa się ze śodkiem optycznym.

Pomiar f na podstawie odległości przedmiotu i obrazu od soczewki

Mając zmierzone odległśi a i b możemy wyznaczyć odległość ogniskową f; posułgujemy się w tym celu wzorem wyprowadzonym z równania soczewek:

f = ab/(a+b) .

Do pomiarów użwamy tzw. ławy optycznej. Jest to pozioma szyna drewniana
lub metalowa, zaopatrzona w podziałkę milimetrową o długości 150-200 cm. Na podziałce zerowej ławy znajduje się odtwarzany przez soczewkę przedmiot.

Moż nim być szereg otworków w nieprzeźroczystym ekranie, ułożnych w od-
powiedni wzór (np. strzałki) i oświetlonych od tyłu za pomocą umieszczonej w osłonie
żarówki. Aby promienie świetlne wychodzące z otworków miały wystarczającą
odległość , dobrze jest zasłonić je od strony żarówki szkłem matowym. Badaną soczewkę umieszczamy w oprawce dopasowanej do rozmiarów soczewki i stanowiącą jej ekran zatrzymujący promienie boczne, które dzięki temu nie trafiają za so-
czewkę. Zabezpieczamy w ten sposób ekran, na którym powstaje obraz, od światła
rozproszonego. Odpowiednim materiałem na ekran jest biały, matowy karton. Umieszczamy go w ramce, na przesuwanych wzdłuż saneczkach, które posiadają wskaźnik pozwalający na odczytywanie pozycji ekranu na ławie.

Pomiary najlepiej przeprowadzać w ten sposób, że ekran umieszczamy w odległościach zaokrąlonych do 10 cm lub 20 cm (liczonych względem przedmiotu, np. cm, 180 cm, 160 cm ...) i przesuwamy saneczki z soczewką tak długo, aż na ekranie
ukaże się ostry obraz przedmiotu. Ponieważ oszacowanie ostrości jest połączone
pewną dozą niepewności, ustawienie saneczek powtarzamy kilkakrotnie (przynajmniej 3 razy); notujemy za każdym razem odczytanie pozycji wskaźnika, po czym
wyznaczamy wartość średnią.

Wyznaczanie odległości ogniskowej f metodą BesseIa

W równaniu soczewki odległości a i b (przedmiotu i obrazu od soczewki), przy których otrzymujemy ostry obraz na ekranie - raz powiększony, drugi raz zmniejszony. Obie sytuacje różnią się między sobą tym, że a i b zamieniają się rolami: odległość a od przedmiotu w jednej pozycji staje się ośią b obrazu, i odwrotnie. Odczytujemy odległość d między obu pozycjami.W tym przypadku obojętne jest, względem jakiego znacznika na saneczkach.. Pozycję saneczek; różnica okreśająca odległość między obu pozycjami zawsze jest ta sama. Ponieważ obie pozycje są symetryczne, więc

a=b' i b= a.'.

Odległość ogniskowa soczewki rozpraszającej

Promienie równoległe do osi optycznej, padające na soczewkę rozpraszającą po
załamaniu stają się wiązką rozbieżną która biegnie tak, jakby wychodziła z jednego punktu, zwanego ogniskiem urojonym. Odległość tego punktu od soczewki, liczona jako wartość ujemna, jest odległścią ogniskową f. Zdolność zbierająca d soczewki rozpraszającej ma również wartość ujemną.

Przebieg ćwiczenia

1.Wyznaczam ogniskową soczewki zbierającej z pomiaru odległości przedmiotu a i obrazu b od soczewki.Pomiaru a i b dokonuje się 3 razy wyznaczając ich średnie wartości .

2.Znajduję ogniskową soczewki rozpraszającej .W tym celu należy połączyc zaciskami sprężynowymi soczewke rozpraszającej i zbierającą.Następnie korzystam z odpowiedniej zależbności , znajdując odległość ogniskowej soczewki rozpraszającej.

3.Wyznaczam ogniskową soczewki zbierającej z wielkości powiększonego obrazu.Wilekośc obrazu i przedmiotu mierząc linijką.

4.Wyznaczam ogniskową soczewki zbierającej metodą Bessela.

5.Dokonuję dyskusji błędu dla każdej metody pomiarowej i porównuje dokładność otrzymanych metod.

Tabelka

Wnioski

W ćwiczeniu stosowałem 3 metody pomiaru ogniskowej soczewek f.Warunkeim zasadniczym zmniejszajacym błędy pomiarów w kazdej z tych metod jest bardzo dokładne ustawienie obrazów otrzymanych na ekranie i dokładne odczytywanie mierzonych wartości . Metoda pomiaru ogniskowej na podstawie wielkości obrazu L i wielkości przedmiotu l jest najmniej dokładna, ponieważ w tych metodach są 3 wiekości , które są obarzcone błędami L, l, b więc , końcowy błąd jest znany ponieważ jest sumie trzech błędów cząstkowych.

Najdokładniejszy wynik z tych wszystkich przeprowadzonych metod otrzymałem w metodzie Bessela. Jest tu tylko jedna wielkość obarczona błędem pomiaru, mianowicie z odległością dwóch położeń soczewki d, toteż błąd pomiaru soczewek jest najmniejszy stąd pomiar jest najdokładniejszy.

---