Тема: «Изучение изображения предметов в тонкой линзе»
Цель работы: экспериментально изучить свойства тонкой линзы: наблюдение действительных и мнимых изображений предметов, получаемых с помощью линзы, проверить формулы тонкой линзы, определить фокусное расстояние и оптическую силу линзы.
Оборудование: ПК, виртуальная лабораторная работа.
Теория
Мы в курсе физики рассматриваем простейшие тонкие линзы, то есть такие, толщина которых много меньше образующих линзы радиусов. Для тонких линз справедлива формула:
,
Где d – расстояние от предмета до линзы,
f – расстояние от линзы до изображения,
F – фокусное расстояние.
Оптической силой линзы называют величину:
Порядок выполнения работы:
1. Установить переключатель выбора в положение 1.
2. С помощью ползунка установить расстояние от линзы да свечи 8 см.
3. Изменяя это расстояние в пределах 7-9 см, наблюдайте поведение изображения.
4. Придвинув линейку к главной оптической оси определите фокусное расстояние линзы.
5. Занесите результат в соответствующее поле.
6. Вычислите оптическую силу линзы.
7. Округлите результат до сотых долей и занесите его в соответствующее поле.
8. Проверьте правильность расчетов, нажав кнопку «Проверить».
9. Повторите подобные измерения для линз № 2 и № 3
Результаты измерений:
| Линза | Расстояние от предмета до линзы d, м | Расстояние от линзы до изображения f, м | Фокусное расстояние линзы F, м | Оптическая сила линзы D, дптр |
| №1 | ||||
| №2 | ||||
| №3 | ||||
Расчеты:
Вывод:______________________________________________________________________________________
Ответы на вопросы:
1. Что называют оптическим центром линзы?
_______________________
2. Что называют главной оптической осью?
________________________
3. Что называют главным фокусом линзы?
________________________
4. Что называют фокусным расстоянием?
________________________
Лабораторная работа №16
Тема: «Измерение длины световой волны»
Цель работы: научиться экспериментально, определять длину световой волны для различных видимых частей спектра при помощи дифракционной решетки.
Оборудование: прибор для определения длины световой волны, дифракционная решетка, источник света.
Теория:
в работе для определения длины световой волны используется дифракционная решётка с периодом 1/100 мм или 1/50 мм (период указан на решётке). Она является основной частью измерительной установки. Решётка устанавливается в держателе, который прикреплён к концу линейки. На линейке же располагается чёрный экран с узкой вертикальной щелью посередине. Экран может перемещаться вдоль линейки, что позволяет изменять расстояние между ним и дифракционной решёткой. На экране и линейке имеются миллиметровые шкалы. Вся установка крепится на штативе
Если смотреть сквозь решётку и прорезь на источник света (лампу накаливания или свечу), то на чёрном фоне экрана можно наблюдать по обе стороны от щели дифракционные спектры 1-го, 2-го и т.д. порядков.
Длина волны λ определяется по формуле λ= 
где d – период решётки, k – порядок спектра, φ – угол, под которым наблюдается максимум света соответствующего цвета.
Поскольку углы, под которыми наблюдаются максимумы 1-го и 2-го порядков, не превышают 50, можно вместо синусов углов использовать их тангенсы: tg φ= 
Расстояние a отсчитывают по линейке от решётки до экрана, расстояние
b – по шкале экрана от щели до выбранной линии спектра.
Окончательная формула для определения длины волны имеет вид: λ= 
В этой работе погрешность измерений длин волн не оценивается из-за некоторой неопределённости выбора середины части спектра данного цвета.
Порядок выполнения работы:
1. Подготовить бланк отсчёта с таблицей для записи результатов измерений и вычислений.
2. Собрать измерительную установку, установить экран на расстоянии 50 см от решётки.
3. Глядя сквозь дифракционную щель в экране на источник света и перемещая решётку в держателе, установить её так, чтобы дифракционные спектры располагались параллельно шкале экрана.
4. Измерить по шкале бруска расстояние а от экрана прибора до дифракционной решетки.
5. Определить расстояние от нулевого деления шкалы до середины фиолетовой полосы, как слева bл, так и справа bп, для спектров 1-го порядка и вычислить среднее значение bср
6. Опыт повторить со спектрами второго порядка.
7. Такие же измерения выполнить для красной полосы дифракционного спектра.
8. Определить длину волны фиолетовых лучей для спектров 1-го и 2-го порядков и длину волны красных лучей для тех же спектров по формуле: 
9. Сделать вывод.
2. Сравнить полученные результаты с табличными значениями длин волн красного и фиолетового цвета.
Результаты измерений:
| № опыта | Период решетки d, мм | Порядок спектра, k | Расстояние от решетки до экрана а, мм | Видимые границы спектра фиолетовых лучей | Видимые границы спектра красных лучей | Длина световой волны | |||||
| слева bл, мм | справа bп, мм | среднее bср, мм | слева bл, мм | справа bп, мм | среднее bср ,мм | для фиолетовых лучей λф, мм | для красных лучей λкр, мм | ||||
Расчеты:
Для фиолетовых лучей:
Для красных лучей:
Вывод:_______________________________________________________________________________
Ответы на вопросы:
1. Что называется дифракционной решеткой?
____________________
2. Чем отличается дифракционный спектр от дисперсионного?
____________________________
Дополнительные задания
Вариант 1.
1. Дифракционная решетка содержит 50 штрихов на миллиметр. Под какими углами видны максимумы первого и второго порядков монохроматического излучения а длиной волны 400 Нм?
Вариант 2.
1. На дифракционную решетку, период которой 0,01 мм, направлена монохроматическая волна. Первый дифракционный максимум получен на экране смещенным на 3 см от первоначального направления света. Определить длину волны монохроматического излучения, если расстояние между экраном и решеткой 70 см.
Решение задач:
Домашнее задание:
1. Дифракционная решетка содержит 120 штрихов на 1 мм. Найти длину волны монохроматического света, падающего на решетку, если угол между двумя спектрами первого порядка равен 80.
