Лабораторная работа 14
Определение кардинальных элементов сложной оптической системы Цель работы: изучение простейшей центрированной оптической системы, состоящей из 2-х положительных линз. Задача исследования: определение главных фокусных расстояний и положений главных плоскостей центрированной системы, состоящей из 2-х положительных линз.
Описание установки. Оптическая схема экспериментальной установки представлена на рис. 1
Источником света является осветитель 1 с лампой накаливания. Рисунок, нанесенный на крышку 2 объектива осветителя, можно использовать в качестве предмета. Его изображение формируется на экране 4 при помощи одной линзы или системы линз 3. Они закрепляются на держателе, который свободно перемещается по оптической скамье. Порядок выполнения задания: 1. Закрепить в держателе первую линзу и определить ее фокусное расстояние. Для этого получить изображение предмета на экране и измерить расстояния от линзы до предмета (-а1) и от линзы до изображения (а2). Повторить эти измерения 6 – 8 раз для различных положений линзы. Так как расстояния -а1 и а2 связаны соотношением , то фокусное расстояние первой линзы f2 можно определить по графику зависимости величины 1/а2 от 1/(-а1). 2. Аналогичным образом определить фокусное расстояние второй тонкой линзы. 3. Закрепить в держателе обе линзы и определить способом Бесселя главное фокусное расстояние F полученной оптической системы. Для этого установить расстояние L между предметом и экраном 70 – 80 см. Перемещая систему вдоль оптической скамьи, найти положение системы, при котором на экране образуется увеличенное изображение. Измерить расстояние от предмета до первой линзы (-а1), рис.2а. Далее найти положение системы, соответствующее уменьшенному изображению предмета, и вновь измерить расстояние от предмета до первой линзы (-а2), рис.2б. Определить расстояние S, на которое пришлось переместить систему: S= (-а2) – (-а1). 4. Фокусные расстояния системы можно определить по формуле Бесселя: , (1) где е – расстояние между главными плоскостями Н и Н¢. Эту величину необходимо рассчитать, например, матричным методом. Вывод этой формулы приведен в приложении. 5. Построением определить положения главных плоскостей и фокусов системы, состоящей из двух положительных линз, фокусные расстояния которых были измерены в задании 1 и 2. Сравнить полученные результаты. Контрольные вопросы. 1. Центрированная оптическая система (ЦОС). 2. Кардинальные элементы ЦОС. Построение изображений в ЦОС. 3. Матричный способ описания ЦОС. 4. Толстая линза. Тонкая линза. Оптическая сила линзы. 5. Методы определения фокусных расстояний собирающих и рассеивающих линз. 6. Сформулируйте цель работы, опишите экспериментальную часть и обсудите результаты. Приложение Вывод формулы Бесселя для сложных оптических систем. С помощью оптической системы (ОС) на экране получается действительное изображение предмета (рис.2а). Пусть L – расстояние от предмета до изображения, (-а1)- расстояние от предмета до главной плоскости Н, a'1 - расстояние от главной плоскости Н¢ до изображения, е – расстояние между главными плоскостями.
Тогда L = a'1 + e - a1 и, следовательно, a'1 = (L - e)+ a1. Для данной ОС Подставив в последнее соотношение а1, получим квадратное уравнение a12 + (L - e) a1 + (L - e) F2 = 0 дискриминант которого .
Если (L - e) > 4F, то уравнение имеет два вещественных корня и .
Это означает, что существуют два положения ОС, одно из которых соответствует увеличенному (рис.2а), а другое - уменьшенному изображению предмета (рис.2б). Расстояние между объектом и экраном (L) остается неизменным. Поскольку а1и а2 - отрицательные величины, причем , положительная величина S – расстояние между передними главными плоскостями для первого и второго положений (ОС) (см. рис.2) равна . Отсюда .
Популярное: Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (739)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |