Упражнение 1 Определение фокусного расстояния положительной линзы

Фокусное расстояние тонкой положительной линзы (в дальнейшем - положительной линзы) можно определить из формулы (1.11), измеряя расстояния от предмета до линзы и от линзы до изображения предмета на экране .

В этом случае осветитель и экран располагают на расстоянии , при котором линза, помещённая между ними, даёт два чётких изображения на экране (увеличенное или уменьшенное). Измеряются и для каждого положения линзы, при котором получается чёткое изображение предмета. Пос­ле этого, изменяя L, повторяют опыт не менее 10 раз.

Из (1.11) следует, что зависимость представляет собой прямую, пересекающуюся с осями координат в точках . Построив указанную зависимость, можно определить .

Упражнение 2

В описанном выше методе оказывается существен­ным, чтобы указатель на рейтере линзы соответствовал её се­редине. Рассмотрим способ, при котором положение указателя не сказывается на результате измерения.

Пусть, как и в упражнении 1 L>4f, при этом на экране можно получить два изображения предмета (см. рис. 1.3): увеличенное и уменьшенное . Из соображений симметрии ясно, что и .

Поскольку

,

а расстояние между двумя положениями линзами равно

,

и, следовательно,

(1.12)

Упражнение 3

В этом методе для определения фокусного расстояния положительной линзы используется зрительная труба, настроенная на бесконечность. Такую установку трубы проще осуществить, наводя ее на удаленный предмет. Затем располагают трубу на оптической скамье, а между ней и предметом помещают исследуемую линзу. Перемещая линзу вдоль оптической оси системы, добиваются появления в окуляре трубы отчётливого изображения предмета, что происходит при совмещении предмета с фокальной плоскостью линзы. Следовательно, расстояние между предметом и центром линзы (указателем на рейтере линзы) соответствует фокусному расстоянию положительной линзы .

Упражнение 4 Определение фокусного расстояния отрицательной линзы

Определение f отрицательной линзы затрудняется тем, что изображение действительного источника получается мнимым и поэтому не может быть спроецировано на экране. Используя дополнительную положительную линзу, можно устранить эту трудность.

В начале опыта на оптической скамье помещают источник (предмет) , положительную линзу и экран. Добиваются чёткого изображения источника на экране . Положение изображения замечают на оптической скамье. После этого между линзой и экраном помещают исследуемую отрицательную линзу . Перемещая экран, увеличивают расстояние между экраном и положительной линзой (см. рис. 1.4). Перемещением линзы добиваются четкого изображения на экране. Расстояние от отрицательной линзы до изображения будет . А расстояние от отрицательной линзы до будет . Опыт повторяют до 10 раз, меняя положение экрана . После этого заново повторяют опыт при новых положениях положительной линзы и экрана , выполняя от 2 до 5 серий измерений. По результатам измерений во всех сериях фокусное расстояние определяется из формулы (1.11) или из графика зависимости .