Упрощенная HTML-версия
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ
И ОПТИЧЕСКОЙ СИЛЫ ЛИНЗ
Цель работы: определение опытным путем фокусного расстояния и оптической силы
собирающей и рассеивающей линз.
Приборы и принадлежности: оптическая скамья, система линз, линейка.
Свет представляет собой сложное явление: в одних случаях он ведет себя как электромагнитная
волна, в других - как поток частиц (фотонов).
Раздел физики, в котором изучаются явления и закономерности, связанные с возникновением,
распространением и взаимодействием света с веществом называется
оптикой.
у
Длины воспринимаемых глазом световых волн очень малы (порядка 10- м). Поэтому
распространение видимого света можно в первом приближении рассматривать, отвлекаясь от его
волновой природы и в предельном случае, соответствующем X
^
0, законы оптики можно
сформулировать на языке геометрии. В соответствии с этим раздел оптики, в котором пренебрегают
конечностью длин волн, называется
геометрической оптикой.
Основу геометрической оптики образуют четыре закона: 1) закон прямолинейного распространения
света; 2) закон независимости световых лучей (пересечения лучей не мешают каждому из них
распространятся независимо друг от друга); 3) закон отражения света; 4) закон преломления света.
Основным понятием в геометрической оптике является понятие светового луча. Под
лучами
понимаются линии, вдоль которых переносится световая энергия. Совокупность лучей образует
пучок, который можно преобразовывать (например, изменять направление распространения) с
помощью специальных устройств - оптических систем. В качестве простейшей оптической системы
рассмотрим линзу.
Линзой
называется прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями и по
показателю преломления отличающееся от окружающей среды.
Для простоты рассуждений в дальнейшем будем рассматривать только
тонкую линзу
(так
называются линзы, толщина которых значительно
меньше радиусов сферических поверхностей R
1
и R
2
,
ограничивающих линзу).
Основными характеристиками линзы являются: главная
оптическая ось, оптический центр, побочная ось,
главная плоскость, главный фокус, фокальная плоскость
и фокусное расстояние.
Прямая ОО (рис. 6.1), проходящая через центры О1и О2
P
сферических поверхностей, ограничивающих линзу,
называется
главной оптической осью
линзы. Лучи,
Рисунок 6.1. Сферические поверхности,
идущие вдоль главной оптической оси, проходят через
ограничивающие линзу
J
^
^
линзу, не преломляясь.
Оптическим центром
линзы О называют точку через
которую проходящий луч не изменяет своего направления. Оптический центр линзы совпадает с ее
геометрическим центром.
Любая прямая, проведенная под любым углом через оптический центр, называется
побочной осью
линзы (например, прямая NN на рисунке 6.1). Плоскость РР, проходящая через оптический центр
перпендикулярно главной оптической оси, называется
главной плоскостью
линзы. На этой
плоскости обычно и показывают преломление лучей, проходящих через линзу.
Линзы, отклоняющие прошедшие лучи к главной оси (рис. 6.2, а) называются
собирающими
или
положительными и обозначаются знаком «+». Линзы, отклоняющие прошедшие лучи от главной оси
(рис. 6.2, б), называются
рассеивающими
или отрицательными и обозначаются знаком «-».
34