Измерение оптической силы и фокусного расстояния собирающей линзы

1/F = 1/a + 1/b, D = 1/F

Цель работы

Определить фокусное расстояние и оптическую силу собирающей линзы.

Теоретические сведения

Фокус собирающей линзы

Параллельные главной оптической оси лучи после собирающей линзы сходятся в её фокусе. Фокусное расстояние $F$ — расстояние от плоскости тонкой линзы до фокуса. Положение изображения связано с положением предмета:

\frac{1}{F} = \frac{1}{a} + \frac{1}{b}

$F$ — фокусное расстояние (м);
$a$ — расстояние от предмета до линзы (м);
$b$ — расстояние от линзы до действительного изображения (м).

Определение фокусного расстояния

При резком изображении на экране измеренные расстояния дают:

F = \frac{a \cdot b}{a + b}

Для получения действительного изображения предмет располагают дальше фокуса. Перемещение предмета меняет положение экрана, но найденное фокусное расстояние той же линзы должно сохраняться.

Оптическая сила и условия модели

Оптическая сила равна $D = 1/ F$ , если $F$ выражено в метрах. Её единица — диоптрия, то есть м⁻¹; у собирающей линзы она положительна. Расстояния отсчитывают от плоскости линзы, а не от края подставки. Формула описывает тонкую линзу и лучи, близкие к главной оси; мнимое изображение на экране получить нельзя.

Подготавливаем формулы…

Порядок работы

Выберите одну линзу B, вторую уберите. Установите предмет на расстоянии 45 см.
Перемещайте экран до резкого изображения. Запишите расстояния предмет–линза и линза–экран. Повторите для 30 и 60 см.
Определите фокусное расстояние по каждому опыту и оптическую силу в СИ. Сравните оценки, учитывая шаг установки экрана.
Сформулируйте вывод по измерениям: укажите результат, сохранённые условия и ограничения модели.

Эксперимент

Таблица измерений

Записей: 0

Результаты измерений эксперимента
№	a, см	b, см	h, см		Действия

Пока нет измерений

Нажмите «Измерить» в эксперименте.

График

Ось XОсь Y₁Ось Y₂Вид графика

График появится после измерений

Ответ

Оставьте только линзу B, поставьте предмет в 30 см и найдите экраном резкое изображение. По расстояниям до предмета и экрана определите фокусное расстояние. Ответ в сантиметрах до целых.

Вопрос для размышления

Почему резкое изображение на экране исчезает, если предмет оказывается внутри фокусного расстояния?