Розсіювальна лінза

Увігнута або розсіювальна лінза дає уявне зображення. Фокусну відстань увігнутої лінзи визначають у такий спосіб:

1. Збирають схему, як у першому випадку для опуклої лінзи (рис. 1.21.3)

2. Помічають точку D (положення екрана, коли утворюється різке зображення предмета, рис. 1.21.4).

3. Між збирною лінзою L і точкою D поміщають розсіювальну лінзу . Знову добиваються чіткого зображення предмета на екрані, яке з D перейде в точку G. Для лінзи “предметом” є зображення в точці D, що дає лінза L від предмета А.

Користуючись зворотністю ходу променів у системах лінз, можна розглядати ці промені світла як ті, що поширюються із точки G. Тоді точка D буде уявним зображенням точки G (після заломлення променів у лінзі ).

Отже, відстань , а . Знайдемо ці відстані (не менше трьох разів).

4. З найдені значення і підставляють у формулу (1.21.1). Беручи до уваги, що f і b мають у цьому випадку від’ємний знак, отримаємо:

,

звідки

.

5. Усі отримані результати зводять у таблицю (таку, як і для опуклої лінзи).

Контрольні запитання

1. Що таке лінзи і які вони бувають?

2. Чому лінзи змінюють напрямок розповсюдження світлових променів?

3. Що таке оптичний центр?

4. Дати визначення головного фокусу лінзи і головної фокусної відстані.

5. Що таке дійсне і уявне зображення предмета? Яка між ними різниця?

6. Дати визначення лінійного збільшення лінзи.

7. Навести приклади використання лінз.

Лабораторна робота №1.22 визначення показника заломлення скла за допомогою мікроскопа

Мета роботи: визначити показник заломлення скла за допомогою мікроскопа.

Прилади: вимірювальний мікроскоп з мікрометричним гвинтом, мікрометр, вимірювані скляні пластинки з штрихами на обох поверхнях, освітлювач.

Теоретичні відомості

Під час проходження світла через рівну і плоску границю двох прозорих речовин неоднакової оптичної густини падаючий промінь світла АО розділяється на два промені – відбитий ОВ і заломлений OD (рис. 1.22.1). Напрями цих променів визначаються законами відбиття і заломлення світла:

1. Промінь АО, падаючий на заломлюючу поверхню, нормаль до поверхні в точці падіння РОР, промінь відбитий ОВ і промінь заломлений OD лежать в одній площині.

2. Кут відбиття РОВ чисельно рівний куту падіння РОА.

3. Синус кута падіння відноситься до синуса кута заломлення r, як швидкість світла в першому середовищі відноситься до швидкості світла в другому середовищі :

.

Останній закон говорить про те, що світло поширюється в різних середовищах з різною швидкістю.

Для двох даних середовищ і для променя даної довжини хвилі відношення швидкості світла в середовищі 1 до швидкості світла в середовищі 2 або відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення є величиною постійною, тобто

; .

В еличина називається відносним показником (коефіцієнтом) заломлення другого середовища відносно першого.

Якщо одне з середовищ, наприклад 1, – вакуум або повітря, то показник заломлення n даного середовища 2 відносно вакууму називається абсолютним показником заломлення даного середовища або просто показником (коефіцієнтом) заломлення.

Абсолютний показник заломлення середовища 2 (рис. 1.22.1)

; ,

де с – швидкість світла у вакуумі ( м/с), – швидкість світла в даному середовищі 2, тобто показник заломлення середовища є відношенням швидкості світла у вакуумі до швидкості світла в даному середовищі:

.

Показник заломлення залежить від довжини хвилі світла і від властивостей середовища. Абсолютні показники заломлення більші за одиницю. Це означає, що швидкість розповсюдження світла в даному середовищі завжди менша, ніж у вакуумі.

Відносний показник заломлення двох середовищ пов’язаний з абсолютним показником заломлення середовищ і співвідношенням:

.

Д ля визначення показників заломлення речовин існують різні методи. Одним з них є метод визначення показника заломлення скла за допомогою мікроскопа.

В основі методу лежить явище уявного зменшення товщини скляної пластинки, внаслідок заломлення світлових променів, що проходять у склі, якщо розглядати пластинку нормально до її поверхні. Схему проходження променів через скляну пластинку наведено на рис. 1.22.2.

У точку А, що знаходиться на нижній поверхні скляної пластинки, падає два промені світла 1 і 2. Промінь 2 падає на пластинку нормально до її поверхні і тому проходить крізь неї і виходить в повітря в точці С, не зазнаючи заломлення. Промінь 1 заломлюється і виходить з пластинки в точці О у напрямку до точки D.

На виході з пластинки промінь OD утворює кут заломлення r – більший, ніж кут падіння i. Якщо дивитися з точки D в напрямку DO, то спостерігач бачитиме точку перетину променів OD і AC не в точці A, а в точці E, тобто товщина пластинки здається рівною CE.

З рис. 1.22.2 видно, що товщина пластинки здається меншою за істинну, тобто дійсну її товщину .

Для променів, близьких до падаючих нормально, кути падіння і заломлення малі. У цьому випадку синуси можна замінити тангенсами і за законом заломлення світла записати (розглядаючи зворотний хід променів, тобто від D до A):

.

Після відповідних перетворень маємо:

або .

Отже, показник (коефіцієнт) заломлення скла можна знайти з відношення дійсної товщини скляної пластинки до її уявної товщини. Дійсна товщина пластинки вимірюється мікрометром, а уявна – мікроскопом з мікрометричним гвинтом.