Ćwiczenie 404 Wyznaczanie ogniskowej soczewki i układu

ûZLF]HQLH
:\]QDF]DQLHRJQLVNRZHMVRF]HZNLLXNáDGX
VRF]HZHNPHWRGą%HVVHOD
3U]HG]DSR]QDQLHPVLĊ]LQVWUXNFMąLSU]\VWąSLHQLHPGRZ\NRQ\ZDQLDüZLF]HQLDQDOHĪ\
RSDQRZDüQDVWĊSXMąF\PDWHULDáWHRUHW\F]Q\
1. 6RF]HZNLLFKURG]DMHZáDĞFLZRĞFLL]DVWRVRZDQLH>@
2. 5yZQDQLDVRF]HZNLFLHQNLHM8NáDG\VRF]HZHNFLHQNLFK>@OXE>@
&HOüZLF]HQLD
&HOHPüZLF]HQLDMHVW
1. =DSR]QDQLH VLĊ ] PRĪOLZRĞFLą Z\]QDF]DQLD SDUDPHWUyZ VRF]HZHN SU]\
XĪ\FLXáDZ\RSW\F]QHM
2. WyzQDF]HQLHRJQLVNRZ\FKVRF]HZHNVNXSLDMąF\FKLLFKXNáDGX
3. :\]QDF]HQLHRJQLVNRZHMVRF]HZNLUR]SUDV]DMąFHM
M etoda pomiaru
-HĞOLSU]HGPLRW]QDMGXMHVLĊZRGOHJáRĞFL x > f od soczewki o ogniskowej
f U\VWRMHJRREUD]U]HF]\ZLVW\XWZRU]\VLĊZ RGOHJáRĞFL yVSHáQLDMąFHM
warunek:
1 1 1
.
(1)
x y f
3RVWDü SRZ\ĪV]HJR Z]RUX ZVND]XMH ĪH JG\E\ĞP\ SU]HGPLRW XPLHĞFLOL Z
RGOHJáRĞFL y RG VRF]HZNL WR REUD] SRZVWDáE\ Z RGOHJáRĞFL x 0RĪQD WR
zrealizowDü SU]HVXZDMąF RGSRZLHGQLR VRF]HZNĊ Z]GáXĪ MHM RVL RSW\F]QHM Z
NLHUXQNXSU]HGPLRWXOXEREUD]XZ]DOHĪQRĞFLRGWHJRNWyUDRGOHJáRĞü x czy
yMHVWZLĊNV]D2]QDF]DMąFRGOHJáRĞüSU]HGPLRWXRGMHJRREUD]XSU]H] l ]DĞ
RGOHJáRĞüPLĊG]\GZRPDSRáRĪHQLDPLVRF]HZNLSU]H] d, na podstawie wzoru
(1) otrzymamy
l2 d 2
.
(2)
f
4l
:\]QDF]DQLHRJQLVNRZHMVRF]HZNLLXNáDGXVRF]HZHNPHWRGą%HVVHOD
309
Rys. 1. Zasada metody Bessela
:]yUSR]ZDODZ\]QDF]\üRJQLVNRZąVRF]HZNLEH]SRPLDUXZDUWRĞFL x i y,
SRGZDUXQNLHPĪH l > 4f.
Ogniskowa f XNáDGX ]áRĪRQHJR ] GZX VRF]HZHN R RJQLVNRZ\FK f1 i f2
XPLHV]F]RQ\FKZRGOHJáRĞFL a RGVLHELHZ\UDĪDVLĊZ]RUHP
1
1
1
a
.
(3)
f
f1 f 2 f1 f 2
-HĞOL RGOHJáRĞü VRF]HZHN MHVW EDUG]R PDáD Z SRUyZQDQLX ] LFK
RJQLVNRZ\PLWRRVWDWQLZ]yUPRĪQDRJUDQLF]\üGRSRVWDFL
1
1
1
.
(4)
f
f1 f 2
Przebieg pomiaru
'RZ\NRQDQLDSRPLDUyZVáXĪ\ ]HVWDZSU]HGVWDZLRQ\VFKHPDWycznie na
U\V 1D áDZLH RSW\F]QHM ]QDMGXMą VLĊ WU]\ NRQLNL 1D SLHUZV]\P ] QLFK
XPLHV]F]RQR ĪDUyZNĊ RVáRQLĊWą PDWyZNą QD NWyUHM QDQLHVLRQR RGSRZLHGQLą
VLDWNĊ0DWyZNDZUD]]VLDWNąVSHáQLDUROĊĞZLHFąFHJRSU]HGPLRWX1DGUXJLP
NRQLNX]QDMGXMHVLĊXFKZ\WGRVRF]HZHN]DĞQDWU]HFLP- ekran do obserwacji
REUD]yZ U]HF]\ZLVW\FK àDZD RSW\F]QD PRĪH E\ü Z\SRVDĪRQD Z VNDOĊ
XáDWZLDMąFą SRPLDU\ RGOHJáRĞFL PLĊG]\ SRV]F]HJyOQ\PL HOHPHQWDPL
umieszczonymi na niej.
ûZLF]HQLH
310
Rys. 2. Schemat zestawu pomiarowego
.ROHMQRĞüF]\QQRĞFL
&]ĊĞü,3RPLDURJQLVNRZ\FKVRF]HZHNVNXSLDMąF\FK
1. 8PLHĞFLüZXFKZ\FLHMHGQą]VRF]HZHNVNXSLDMąF\FK
2. :áąF]\üODPSNĊRĞZLHWODMąFąPDWyZNĊ
3. 'REUDü WDNLH SRáRĪHQLD VRF]HZNL L HNUDQX DE\ SRZVWDá QD QLP RVWU\
zmniejszony obraz SU]HGPLRWX=DQRWRZDüSRáRĪHQLH a1 NUDZĊG]LNRQLND
QDNWyU\PXPRFRZDQDMHVWVRF]HZNDQDáDZLHRSW\F]QHM
4. 2V]DFRZDüEáąGǻa1 WHJRSRPLDUX3RQLHZDĪEáąGWHQ]DOHĪ\QLHW\ONR
RGGRNáDGQRĞFLRGF]\WXSRáRĪHQLDQDVNDOLOHF]JáyZQLHRGRFHQ\RVWURĞFL
obUD]X WU]HED ]PLHU]\ü V]HURNRĞü SU]HG]LDáX RVWURĞFL : W\P FHOX
QDOHĪ\
a) SU]HVXQąüNRQLN]VRF]HZNąRRNRáRFPZOHZR
b) REVHUZXMąF HNUDQ SU]HVXZDü NRQLN Z SUDZR PLMDMąF SRáRĪHQLH GDMąFH
RVWU\ REUD] DĪ GR ]DXZDĪHQLD SRJRUV]HQLD VLĊ RVWURĞFL REUD]X
zanotRZDüSRáRĪHQLHNRQLND
c) SU]HVXQąüNRQLN]VRF]HZNąRRNRáRFPZSUDZR
d) REVHUZXMąF HNUDQ SU]HVXZDü NRQLN Z OHZR PLMDMąF SRáRĪHQLH GDMąFH
RVWU\ REUD] DĪ GR ]DXZDĪHQLD SRJRUV]HQLD VLĊ RVWURĞFL REUD]X
]DQRWRZDüSRáRĪHQLHNRQLND
e) SU]\MąüĪHSRáRZDUyĪQLF\ ]DQRWRZDQ\FKSRáRĪHĔMHVWSRV]XNLZDQ\P
EáĊGHP
5. =PLHU]\üRGOHJáRĞü l PLĊG]\PDWyZNąEĊGąFąĨUyGáHPĞZLDWáDLHNUDQHPL
RV]DFRZDüEáąGǻl tego pomiaru.
6. 2GGDODMąFNRQLN]VRF]HZNąRGHNUDQX]QDOHĨüWDNLHMHJRSRáRĪHQLHSU]\
NWyU\P QD HNUDQLH SRZVWDMH RVWU\ SRZLĊNV]RQ\ REUD] SU]HGPLRWX
=DQRWRZDü SRáRĪHQLH a2 NUDZĊG]L NRQLND QD NWyU\P XPRFRZDQD MHVW
soczewka.
7. 3RGREQLHMDNZSXQNFLHRV]DFRZDüEáąGǻ a2.
8. =DPLHQLüVRF]HZNĊZXFKZ\FLHQDLQQąVRF]HZNĊVNXSLDMąFą
:\]QDF]DQLHRJQLVNRZHMVRF]HZNLLXNáDGXVRF]HZHNPHWRGą%HVVHOD
311
9. 3RVWĊSXMąFMDNZSXQNWDFK- GRNRQDüRGSRZLHGQLFKSRPLDUyZ
&]ĊĞü,,:\]QDF]DQLHRJQLVNRZHMXNáDGXVRF]HZHNVNXSLDMąF\FK
1. 8PLHĞFLüZXFKZ\FLHGZLHVRF]HZNLVNXSLDMąFH
2. 3RVWĊSXMąFMDNZSXQNWDFK- F]ĊĞFL,GRNRQDüRGSRZLHGQLFK
SRPLDUyZ
&]ĊĞü,,,:\]QDF]DQLHRJQLVNRZHMVRF]HZNLUR]SUDV]DMąFHM
1. 8PLHĞFLüZXFKZ\FLHMHGQą]ZF]HĞQLHMEDGDQ\FKVRF]HZHNVNXSLDMąF\FK
RUD]VRF]HZNĊUR]SUDV]DMąFą3RZVWDá\XNáDGPXVLE\üVNXSLDMąF\
2. 3RVWĊSXMąFMDNZSXQNWDFK- F]ĊĞFL,GRNRQDüRGSRZLHGQLFK
SRPLDUyZ
3. :V]\VWNLHZ\QLNLSRPLDUyZ]JURPDG]LüZWabeli.
Nr soczewki
(soczewek)
Rodzaj soczewki
(soczewek)
a1
[cm]
a2
[cm]
ǻa1
[cm]
Da1
[cm]
l
[cm]
ǻl
[cm]
O pracowanie sprawozdania
6SUDZR]GDQLHSRZLQQR]DZLHUDü
1. .UyWNL RSLV PHWRG\ SRPLDUX L XNáDGX SRPLDURZHJR ZUD] ]H
schematycznym rysunkiePEH]Z\PLHQLDQLDZ\NRQ\ZDQ\FKF]\QQRĞFL
2. 7DEHOH]Z\QLNDPLSRPLDUyZ
3. Obliczenia:
a) RJQLVNRZ\FKGZXVRF]HZHNVNXSLDMąF\FKZHGáXJZ]RUXZNWyU\P
d a1 a2 ,
b) RJQLVNRZHM XNáDGX VRF]HZHN VNXSLDMąF\FK ZHGáXJ Z]RUX QD
SRGVWDZLHZ\QLNyZX]\skanych w punkcie a),
c) RJQLVNRZHMXNáDGXVRF]HZHNVNXSLDMąF\FKZHGáXJZ]RUX
d) RJQLVNRZHMXNáDGX]áRĪRQHJR]MHGQHMVRF]HZNLVNXSLDMąFHMLVRF]HZNL
UR]SUDV]DMąFHMZHGáXJZ]RUX
e) RJQLVNRZHMVRF]HZNLUR]SUDV]DMąFHMZHGáXJZ]RUX
4. 5DFKXQHNEáĊGyZ
a) EáĊG\ ǻf RJQLVNRZ\FK RE\GZX VRF]HZHN VNXSLDMąF\FK RUD] LFK
XNáDGX D WDNĪH XNáDGX ]áRĪRQHJR ] MHGQHM VRF]HZNL VNXSLDMąFHM L
VRF]HZNLUR]SUDV]DMąFHMREOLF]\üNRU]\VWDMąF]HZ]RUX
ûZLF]HQLH
312
'f
·
1 §l2 d2
¨¨
'l d'd ¸¸ ,
2 l © 2l
¹
(5)
b) EáąGDf RJQLVNRZHMVRF]HZNLUR]SUDV]DMąFHMREOLF]\ü]HZ]RUX
'f r
§ 'f
'f
f r 2 ¨¨ u2 2s
fs
© fu
·
¸,
¸
¹
(6)
gdzie fu MHVW RJQLVNRZą XNáDGX ]áRĪRQHJR ] MHGQHM VRF]HZNL
VNXSLDMąFHM L VRF]HZNL UR]SUDV]DMąFHM ]DĞ fs RJQLVNRZą VRF]HZki
VNXSLDMąFHMZFKRG]ąFHMZVNáDGWHJRXNáDGX
5. :\QLNLREOLF]HĔ]HEUDQHZWDEHOL
Nr soczewki
(soczewek)
Rodzaj soczewki
(soczewek)
f
[m]
ǻf
[m]
6. '\VNXVMĊ GRW\F]ąFą VWRVRZDOQRĞFL Z]RUX Z ZDUXQNDFK
Z\NRQ\ZDQ\FKSRPLDUyZQDSRGVWDZLHREOLF]HĔ]punktu 3b i 3c.
Pytania
1. 3RGDüGHILQLFMHRJQLVNDRJQLVNRZHMRUD]]GROQRĞFLVNXSLDMąFHM
soczewki.
2. -DNLHVRF]HZNLRNUHĞODVLĊPLDQHPFLHQNLFK"
3. 1DU\VRZDüMDNSRZVWDMHREUD]SU]HGPLRWXXPLHV]F]RQHJRQDRVLRSW\F]QHM
VRF]HZNLVNXSLDMąFHMZRGOHJáRĞFLZLĊkszej i mniejszej od jej ogniskowej.
4. 1DU\VRZDüMDNSRZVWDMHREUD]SU]HGPLRWXXPLHV]F]RQHJRQDRVLRSW\F]QHM
VRF]HZNLUR]SUDV]DMąFHM
5. :\SURZDG]LüZ]RU\L
6. 'ODF]HJRSU]\Z\]QDF]DQLXRJQLVNRZHMXNáDGXVRF]HZHN NRU]\VWQLHMMHVW
VWRVRZDüPHWRGĊ%HVVHODQLĪPHWRGĊEH]SRĞUHGQLHJRSRPLDUXRGOHJáRĞFL
SU]HGPLRWXLREUD]XRGXNáDGX"