"पाठ पाठ" - हम प्रस्तावित चित्रों का उपयोग करके स्वतंत्र रूप से निर्माण करना सीखते हैं: "लेंस" विषय पर भौतिकी में पाठ-प्रस्तुति। मुख्य ऑप्टिकल अक्ष. लेंस क्या है? वस्तु की छवि की प्रतीक्षा करें. लेंस का अनुप्रयोग. अभिसारी लेंस। वस्तु अपसारी लेंस के फोकस और दोहरे फोकस के बीच है; एफ< d < 2F. Строим вместе.

"लेंस" - लेंस में मूल पदनाम। कैमरे में लेंस. उभयलिंगी (1) समतल-उत्तल (2) अवतल-उत्तल (3)। लेंस - ऑप्टिकल पारदर्शी शरीर, दो गोलाकार सतहों से घिरा हुआ। अपसारी लेंस में निर्माण: अवतल लेंस होते हैं: यदि वस्तु फोकस और ऑप्टिकल केंद्र के बीच है, तो छवि आभासी, सीधी, बढ़ी हुई होती है।

"अभिसारी लेंस" - ? हमने एकत्रित लेंस में उल्लेखनीय किरणों के मूल गुणों का पता लगाया। अभिसारी लेंस के लिए मुख्य किरणें। लेंस जो प्रकाश किरणों की समानांतर किरण को अभिसारी किरण में परिवर्तित करते हैं: O1 सतह की वक्रता का केंद्र है। लेंस की ऑप्टिकल शक्ति. आर - सतह की वक्रता की त्रिज्या। आइए समतल-उत्तल लेंस में किरणों के अपवर्तन पर विचार करें।

"दूरी और पैमाना" - समस्या का समाधान करें। यदि पैमाना अंश 1 वाले भिन्न द्वारा दिया जाता है, तो। अनुपात 1:5000000 का क्या मतलब है? सूक्ष्मजीव डफ़निया. पैमाने वाले मानचित्र पर, दूरी 5 सेमी है। जमीन पर दूरी ज्ञात करने के लिए एल्गोरिदम: मॉडल दमकलकम पैमाने पर. दोनों शहरों के बीच की दूरी 400 किमी है.

"दूरी" - प्रस्थान बिंदु: सेंट पीटर्सबर्ग. रूट शीट. महान के दौरान देशभक्ति युद्धशहर ने 900 दिनों की घेराबंदी का सामना किया। नोवगोरोड से आगमन स्थल तक की दूरी की गणना। सेंट सोफिया कैथेड्रल. अलेक्जेंड्रिया कॉलम। यात्रा समय की गणना 1. प्रस्थान बिंदु: सेंट पीटर्सबर्ग शहर स्थानांतरण बिंदु: नोवगोरोड शहर।

"लेंस में छवि का निर्माण" - 1. लेंस क्या है? 2. आप किस प्रकार के लेंस जानते हैं? 3. लेंस का फोकस क्या होता है? 4. लेंस की ऑप्टिकल शक्ति क्या है? 5. प्रकाश क्या है? 6. प्रकाशिकी में प्रकाश को किस प्रकार प्रदर्शित किया जाता है? अभिसरण लेंस में छवियों का निर्माण। अपसारी लेंस में छवि का निर्माण। वास्तविक उलटा छोटा। प्रिज्म में किरण के आगे के पथ का निर्माण करें।

कार्य का लक्ष्य:एकत्रित लेंस की फोकल लंबाई निर्धारित करना।

संक्षिप्त सिद्धांत. ज्यामितीय प्रकाशिकीकानून पर आधारित सीधारेखीय प्रसारसजातीय मीडिया में प्रकाश और प्रकाश के परावर्तन और अपवर्तन के नियमों पर। अवधारणा का प्रयोग भी किया जाता है प्रकाश दमक. प्रकाश पुंज एक ज्यामितीय रेखा है जिसके अनुदिश विद्युत चुम्बकीय तरंगों की ऊर्जा फैलती है।

गोलाकार सीमा पर अपवर्तन.चित्र में. चित्र 1 अपवर्तक सूचकांक एन 1 और एन 2 के साथ दो मीडिया के बीच गोलाकार इंटरफ़ेस के माध्यम से एक बिंदु स्रोत एस 1 से पैराक्सियल किरणों का मार्ग दिखाता है; i 1 - आपतन कोण, r 1 - अपवर्तन कोण। बिंदु S 2 पर एक छवि प्राप्त होती है।

स्वीकृत अगला नियमसंकेत: दूरियाँ ऊपर से गिनी जाती हैं के बारे मेंगोलाकार सतह; किरणों के विपरीत रखे गए खंडों को ऋण चिह्न के साथ, किरणों के साथ - धन चिह्न के साथ लिखा जाता है; जो खंड ऑप्टिकल अक्ष के ऊपर की ओर लंबवत रखे गए हैं उन्हें प्लस चिह्न के साथ लिखा जाता है, नीचे की ओर - ऋण चिह्न के साथ; कोणों को ऑप्टिकल अक्ष एस 1 एस 2 से मापा जाता है, आपतन और अपवर्तन के कोण - सामान्य से; यदि उलटी गिनती दक्षिणावर्त है, तो कोण को धन चिह्न के साथ, वामावर्त - ऋण चिह्न के साथ लिखा जाता है।

चित्र से यह स्पष्ट है कि: , g= -r 1 +u 2 , , , पैराएक्सियल किरणों के अपवर्तन के नियम के आधार पर:

एन 1 आई 1 =एन 2 आर 1, एन 1 (यू 1 -जी)=एन 2 (यू 2 -जी) या

बिंदु एस 1 और एस 2, जो इस प्रणाली द्वारा रूपांतरित होमोसेंट्रिक बीम के केंद्र हैं, संयुग्म बिंदु कहलाते हैं। संबंध (1) को संयुग्म बिंदुओं का समीकरण कहा जाता है।

वह मात्रा गोलाकार सतह की प्रकाशीय शक्ति कहलाती है।

लेंस की ऑप्टिकल शक्ति. लेंस एक पारदर्शी पदार्थ से बना एक पिंड है, जो दो गोलाकार सतहों से घिरा होता है। ऐसे लेंसों में समरूपता का एक अक्ष होता है, जिसे मुख्य ऑप्टिकल अक्ष कहा जाता है। हम लेंस को एक आदर्श ऑप्टिकल सिस्टम मानेंगे। एक आदर्श ऑप्टिकल प्रणाली एक बिंदु के रूप में एक बिंदु स्रोत की एक छवि उत्पन्न करती है। एक केन्द्रित प्रणाली एक आदर्श ऑप्टिकल प्रणाली का काफी अच्छा अनुमान हो सकती है यदि उस पर पैराएक्सियल किरणें आपतित होती हैं। निम्नलिखित में, केवल आदर्श ऑप्टिकल सिस्टम पर विचार किया जाता है।

आइए एक बीम पथ का निर्माण करें जो मुख्य ऑप्टिकल अक्ष O 1 O 1 के समानांतर निर्देशित हो (चित्र 2)। लेंस के दोनों ओर का माध्यम समान है (अपवर्तनांक n 1)। लेंस की मोटाई d, लेंस ग्लास का अपवर्तनांक n 2। वह बिंदु F2 जिस पर मुख्य ऑप्टिकल अक्ष के समानांतर आपतित किरणें ऑप्टिकल अक्ष को काटती हैं, फोकस कहलाता है। आइए हम गोलाकार सतहों पर समीकरण (1) लागू करें मैं, द्वितीय, और फिर समग्र रूप से लेंस तक। आइए तदनुसार ऑप्टिकल शक्तियों को निरूपित करें

एन 1 यू 1 +एन 2 यू 2 = च 1एच 1, (2)

एन 2 यू 2 +एन 1 यू 3 = एफ 2 घंटे 2, (3)

एन 1 यू 1 +एन 1 यू 3 = एफज 1. (4)

ध्यान में रख कर:

के लिए पतला लेंस(डी<< R), поэтому

एफ = एफ 1 + एफ 2. (7)

एक ऑप्टिकल सिस्टम के कार्डिनल बिंदु और विमान।आइए किरण को निर्देशित करें 1 ऑप्टिकल अक्ष के समानांतर (चित्र 3)। आइए इसे तब तक जारी रखें जब तक कि यह फोकस F 2 से गुजरने वाली किरण की निरंतरता के साथ प्रतिच्छेद न कर दे, हमें बिंदु K 2 मिल जाता है। किरण की ओर 1 आइए किरण को निर्देशित करें 2 . हमें बिंदु K 1 प्राप्त होता है। आइए हम मुख्य ऑप्टिकल अक्ष के लंबवत इन बिंदुओं के माध्यम से विमान बनाएं।

ऐसे तलों को प्रधान तल कहा जाता है, और बिंदु H1 और H2 को प्रधान बिंदु कहा जाता है। मुख्य तल संयुग्म बिंदुओं के ज्यामितीय स्थान हैं, जो ऑप्टिकल अक्ष से समान दूरी पर स्थित होते हैं और इसके एक ही तरफ स्थित होते हैं। विमानों और बिंदुओं की यह जोड़ी किसी भी आदर्श ऑप्टिकल प्रणाली के मूल (कार्डिनल) तत्वों को संदर्भित करती है।

लेंस की गोलाकार सतहों के ऑप्टिकल केंद्रों के सापेक्ष मुख्य बिंदुओं का स्थान खंड x 1 और x 2 द्वारा निर्धारित किया जाता है।

चित्र 3 से यह इस प्रकार है: . (2), (4), (5) को ध्यान में रखते हुए, हम प्राप्त करते हैं:

कार्डिनल तत्वों की दूसरी जोड़ी फॉसी एफ 1 और एफ 2 और फोकल प्लेन हैं जो ऑप्टिकल अक्ष के लंबवत फॉसी से होकर गुजरती हैं। इमेज स्पेस में स्थित फोकस एफ 2 को बैक फोकस कहा जाता है, ऑब्जेक्ट स्पेस में स्थित फोकस एफ 1 को फ्रंट फोकस कहा जाता है। फोकस अनंत पर एक बिंदु के लिए संयुग्म बिंदु है। मुख्य बिंदु से फोकस तक की दूरी को फोकल लंबाई कहा जाता है ( एफ).

फोकल लंबाई ऑप्टिकल पावर से एक साधारण संबंध से संबंधित है। चित्र से. 3 अनुसरण करता है:

एच 1 /एफ 2 =यू 3 (10)

(4) को ध्यान में रखते हुए (शर्त यू 1 =0 के तहत), हम प्राप्त करते हैं:

एफएफ 2 = एन 1 , (11)

एफएफ 1 = -एन 1। (12)

यदि फोकल लंबाई मीटर में व्यक्त की जाती है, तो ऑप्टिकल शक्ति डायोप्टर में व्यक्त की जाती है। एक ऑप्टिकल सिस्टम में सकारात्मक ऑप्टिकल शक्ति होती है यदि इसका फ्रंट फोकस F 1 बिंदु H 1 के बाईं ओर स्थित है, और इसका पिछला फोकस F 2 बिंदु H 2 के दाईं ओर स्थित है (यह मानते हुए कि प्रकाश बाएं से दाएं फैलता है)।

कार्डिनल तत्वों की तीसरी जोड़ी नोडल बिंदु हैं, जिनमें यह गुण होता है कि एक किरण (या इसकी निरंतरता) एक नोडल बिंदु के माध्यम से लेंस में प्रवेश करती है, जब इसे छोड़ती है, तो उसी कोण पर दूसरे नोडल बिंदु से गुजरेगी (मूल्य और संकेत में) मुख्य एक ऑप्टिकल अक्ष के लिए। मुख्य ऑप्टिकल अक्ष के लंबवत नोडल बिंदुओं से गुजरने वाले विमानों को नोडल कहा जाता है।

एक पतले लेंस के लिए, दोनों मुख्य तल संपाती होते हैं और उसके ऑप्टिकल केंद्र से होकर गुजरते हैं; इसलिए, a 1, a 2, f 1, f 2 को लेंस के ऑप्टिकल केंद्र से मापा जाता है।

प्रायोगिक सेटअप और माप

फोकल लंबाई निर्धारित करने के लिए, एक ऑप्टिकल बेंच का उपयोग किया जाता है, जिस पर रेटर्स की मदद से, एक आयताकार ग्रिड के साथ प्रबुद्ध ग्राउंड ग्लास, एक सफेद स्क्रीन और उपयुक्त लेंस स्थापित किए जाते हैं।

पतले लेंस का अध्ययन और विशेषताएं

उपकरण और सहायक उपकरण:

1.ऑप्टिकल बेंच;

2. लेंस का सेट;

3. प्रकाशक;

5. रंग फिल्टर का सेट (रंग - 6500) , हरा - 54001 , नारंगी - 6150 , उल्लंघन। - 45001 );

6. कुंडलाकार डायाफ्राम का सेट;

7. शासक.

ऑप्टिकल सिस्टम की मुख्य फोकल लंबाई का निर्धारण।

अभ्यास 1. नीचे दिए गए पाठ का उपयोग करते हुए, एकत्रित ऑप्टिकल सिस्टम की फोकल लंबाई ज्ञात करने की विधि का अध्ययन करें।

अभिसरण लेंस की मुख्य फोकल लंबाई सूत्र द्वारा निर्धारित की जा सकती है:

(1)

एक पतले लेंस की ऑप्टिकल शक्ति सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है:

(2)

कहाँ एफ - लेंस की फोकल लंबाई,

एफ - ऑप्टिकल केंद्र से छवि की दूरी,

डी- प्रकाशिक केंद्र से वस्तु की दूरी,

आर1 और आर2- लेंस की वक्रता त्रिज्या,

एन - लेंस का अपवर्तनांक.

सूत्र (1) और (2) में एफ, एफ, डी, आर 1 और आर 2 यदि वे लेंस से किरण के साथ जमा होते हैं तो उन्हें सकारात्मक माना जाता है, और यदि उन्हें विपरीत दिशा में निर्देशित किया जाता है तो उन्हें नकारात्मक माना जाता है।

फोकल लम्बाई एफलेंस को सूत्र (1) द्वारा ज्ञात करके निर्धारित किया जा सकता है डीऔर एफ. लेकिन व्यवहार में डीऔर एफयह निर्धारित करना मुश्किल है, क्योंकि लेंस एल का ऑप्टिकल केंद्र, सामान्य स्थिति में, सिस्टम के केंद्र से मेल नहीं खाता है। आप निम्नानुसार आगे बढ़ सकते हैं। सूत्र (1) से यह स्पष्ट है कि मात्राएँ डीऔर एफअदला-बदली की जा सकती है, और यह फ़ॉर्मूला अपना स्वरूप नहीं बदलेगा. व्यवहार में, इसका मतलब यह है कि यदि किसी वस्तु को छवि के स्थान पर रखा जाता है, तो उसकी छवि उसी स्थान पर दिखाई देगी जहां वस्तु पहले खड़ी थी।

इसकी व्याख्या इस प्रकार भी की जा सकती है: यदि, उदाहरण के लिए, स्क्रीन पर किसी वस्तु ए"ई" की एक तेज उलटी और बढ़ी हुई छवि प्राप्त होती है (चित्र 1), तो मापें डीऔर एफ,और फिर, वस्तु और स्क्रीन को छुए बिना, लेंस L को L" तक ले जाएं ताकि L" और A"E" के बीच की दूरी बराबर हो जाए डी.. फिर स्क्रीन पर हमें वस्तु A "E" की तीक्ष्ण, उलटी और छोटी छवि दिखाई देगी, जो L से कुछ ही दूरी पर स्थित होगी डी.

इस प्रकार, लेंस की सहायता से आप दो छवियां प्राप्त कर सकते हैं: बढ़ी हुई, दूरी पर स्थित एफलेंस के केंद्र से, और कम - कुछ दूरी पर डी, और मूल्य डीऔर एफसूत्र (1) से संबंधित हैं। आइए हम उस मात्रा को निरूपित करें जिससे लेंस O का केंद्र a से स्थानांतरित हुआ है। यह मान लेंस O के किसी भी बिंदु को घुमाकर मापा जा सकता है, क्योंकि इसके आंदोलन के दौरान, लेंस के अंदर ऑप्टिकल केंद्र की स्थिति नहीं बदलती है। बाद की परिस्थिति इस लेंस के स्टैंड पर किसी सूचक की गति को मापकर ऑप्टिकल केंद्र O की गति के माप को प्रतिस्थापित करके उपरोक्त कठिनाई को दूर करना संभव बनाती है।

चित्र से. 1 यह स्पष्ट है कि बी= एफ+ डी; ए= एफ- डीइन भावों को जोड़ने या घटाने पर, हमें प्राप्त होता है:

सूत्र (1) को ध्यान में रखते हुए, हमारे पास है:

(3)

कार्य 2.एकत्रित लेंस की फोकल लंबाई निर्धारित करना।

इल्यूमिनेटर, स्क्रीन और उनके बीच अध्ययन किए जा रहे अभिसरण लेंस को ऑप्टिकल बेंच पर रखें। आधार बी का चयन इस प्रकार करें कि स्क्रीन लेंस की दो स्थितियों पर वस्तु (अक्षर "टी") की स्पष्ट छवियां उत्पन्न करे: एक बार बड़ा करने पर, दूसरी बार कम करने पर।

चयनित आधार के साथ, स्क्रीन पर वस्तु की स्पष्ट छवि प्राप्त करने के लिए लेंस को घुमाएँ। रूलर का उपयोग करके, स्क्रीन या स्रोत के सापेक्ष लेंस की स्थिति मापें।

लेंस को किसी दिए गए आधार पर तब तक घुमाएँ जब तक स्क्रीन पर वस्तु की नई छवि प्राप्त न हो जाए। दूरी को फिर से मापें - लेंस से स्क्रीन या स्रोत तक। प्राप्त माप a (चित्र I) और सूत्र (3) का उपयोग करके, P की गणना करें। एक लेंस और B के एक मान के लिए उपरोक्त अभ्यास को कम से कम 3 बार दोहराएं। दूसरे अभिसरण लेंस के लिए अभ्यास दोहराएं। माप परिणामों का औसत लें, दोनों लेंसों की फोकल लंबाई की गणना करें, पाए गए मानों के विश्वास अंतराल का अनुमान लगाएं एफ.

कार्य 3.दो अभिसारी लेंसों की प्रणाली की फोकल लंबाई का निर्धारण।

लेंस की एक प्रणाली बनाएं जिसकी फोकल लंबाई कार्य 2 में निर्धारित की गई थी। कार्य 2 में प्रयुक्त विधि का उपयोग करके सिस्टम की फोकल लंबाई निर्धारित करें। गणना करें एफसूत्र (3) के अनुसार. सिस्टम की ऑप्टिकल शक्ति की गणना करें।

(4)

जहां Ф 1 पहले लेंस की ऑप्टिकल शक्ति है,

Ф 2 - दूसरे लेंस की ऑप्टिकल शक्ति,

- सिस्टम बनाने वाले लेंस के केंद्रों के बीच की दूरी।

कार्य 4.अपसारी लेंस की फोकल लंबाई का निर्धारण।

एक अपसारी लेंस वास्तविक छवि नहीं बनाता है, इसलिए इसकी फोकल लंबाई कार्य 2 में वर्णित विधि का उपयोग करके निर्धारित नहीं की जा सकती है। एक अपसारी लेंस को फोकल लंबाई के साथ संयोजित करें एफ 2 फोकल लंबाई वाले अभिसरण लेंस के साथ एफ 1 ताकि उनके द्वारा बनाया गया सिस्टम एक वास्तविक छवि दे। इस प्रणाली की फोकल लंबाई निर्धारित करें एफ साथ, फोकल लंबाई की पुनर्गणना करें एफ साथऔर एफ 1 ऑप्टिकल शक्तियों में और, सूत्र (5) का उपयोग करके, अपसारी लेंस की ऑप्टिकल शक्ति और फोकल लंबाई की गणना करें।

लेंस की ऑप्टिकल त्रुटियों का निर्धारण (विपथन)

व्यायाम5 . रंगीन विपथन का अध्ययन करें.

अपवर्तनांक n. पदार्थ आपतित प्रकाश की तरंगदैर्घ्य पर निर्भर करता है

(फैलाव)। चूँकि लेंस की फोकल लंबाई अपवर्तक सूचकांक (सूत्र (2) देखें) पर निर्भर करती है, तो प्रत्येक मोनोक्रोमैटिक किरण के लिए लेंस की अपनी फोकल लंबाई होगी। लेकिन लेंस के ऑप्टिकल केंद्र से छवि तल और वस्तु तक की दूरी एफऔर डीसंबंध (1) से संबंधित हैं। इसलिए, यदि श्वेत प्रकाश से प्रकाशित किसी वस्तु को लेंस से एक निश्चित दूरी पर रखा जाए, तो उसकी तीक्ष्ण छवि अलग-अलग मोनोक्रोमैटिक किरणों के लिए अलग-अलग दूरी पर होगी। स्क्रीन को हिलाने से आप वस्तु की स्पष्ट छवि प्राप्त नहीं कर सकते। यह हमेशा कुछ धुंधला और रंगीन रहेगा।

तरंग दैर्ध्य पर उनकी मुख्य फोकल लंबाई की निर्भरता के कारण होने वाली लेंस त्रुटियों को रंगीन विपथन कहा जाता है। लेंस के संयोजन से रंगीन विपथन को समाप्त किया जाता है ताकि विभिन्न रंगीन छवियों को फोकल विमान में एक गैर-इंद्रधनुषी छवि बनाने के लिए संयोजित किया जा सके।

आइए सबसे सरल मामले के लिए गणना करें - ऑप्टिकल शक्तियों वाले दो लेंसों की एक प्रणाली

(6)

(7)

यदि लेंसों को कसकर एक साथ मोड़ दिया जाए, तो सिस्टम की ऑप्टिकल शक्ति बराबर होती है

(8)

यदि प्रकाशीय शक्ति हो तो कोई रंगीन विपथन नहीं होगा

प्रणाली

तरंग दैर्ध्य पर निर्भर नहीं करता है, अर्थात

और

:

(9)

ऐसी प्रणाली की गणना करना मौलिक रूप से असंभव है जो सभी तरंग दैर्ध्य के लिए अक्रोमैटिक है। दो चयनित तरंग दैर्ध्य के अनुरूप केवल दो बहुरंगी छवियों को संयोजित करना संभव है। दृश्य उपकरणों (पर्यवेक्षक की आंख के साथ मिलकर काम करने) के लिए, ऐसी तरंगों को चुना जाता है

और

. इन तरंगों के अनुरूप रंग - लाल और हरा-नीला - पूरक हैं और, संयुक्त होने पर, सफेद रंग का आभास देते हैं। पहले लेंस के ग्लास के लिए हम लिख सकते हैं

,

कांच के लिए दूसरा

के लिए लिखित सूत्र (6) और (7) होना एन 1 और एन 2 एक मनमानी तरंग दैर्ध्य के अनुरूप, उदाहरण के लिए,

, और मूल्यों को प्रतिस्थापित करना

और

(9) में, हमें तीन समीकरण मिलते हैं:

(10)

(11)

अंतिम समीकरण के दोनों पक्षों को इससे विभाजित करें

परिवर्तनों के बाद हमें मिलता है:

(13)

कहाँ

और

- लेंस चश्मे के फैलाव गुणांक। फॉर्मूला (13) दो-पिन लेंस के लिए अक्रोमैटाइजेशन स्थिति को व्यक्त करता है। चूंकि फैलाव गुणांक के समान संकेत हैं, सूत्र (13) में "-" चिह्न से पता चलता है कि और

अलग-अलग संकेत हैं, यानी एक अभिसरण लेंस को एक अपसारी लेंस से जोड़कर अक्रोमैटाइजेशन प्राप्त किया जा सकता है। इस कार्य में, हम आपतित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य पर लेंस की फोकल लंबाई की निर्भरता का अध्ययन करते हैं। ऐसा करने के लिए, एक फ़िल्टर धारक स्थापित करें। सूत्र (1) से यह स्पष्ट है कि यदि दूरी स्थिर रखी जाए, डीवह

और

एक दूसरे के समानुपाती होंगे. यह परिस्थिति हमें इस कार्य में माप और गणना को सरल बनाने की अनुमति देती है। चूँकि हम निर्भरता की प्रकृति में रुचि रखते हैं

से , फिर इसके बजाय

इसके आनुपातिक मात्रा को मापना संभव है

. होल्डर में फ़िल्टर स्थापित करें। छोड़कर डीलगातार, स्क्रीन को तब तक हिलाएं जब तक आपको स्पष्ट छवि न मिल जाए। फ़िल्टर बदलते हुए, स्क्रीन को तब तक हिलाएँ जब तक आपको इस मान के अनुरूप स्पष्ट छवि न मिल जाए . मापने एफ, एक निर्भरता ग्राफ बनाएं एफ().

कार्य 6. गोलाकार विपथन का अध्ययन करें.

मान लीजिए कि केंद्र में एक छोटे गोल छेद के साथ डायाफ्राम बीबी (चित्र 2) बिंदु ए से निकलने वाली पैराएक्सियल किरणों की एक संकीर्ण किरण को उजागर करता है। आइए इसे डायाफ्राम डीडी के साथ एक कुंडलाकार छेद के साथ बदलें। किनारे की किरणें पैराक्सियल किरणों की तुलना में लेंस में अधिक दृढ़ता से विक्षेपित होती हैं, और स्रोत ए की पिछली स्थिति के साथ, इसकी छवि पहले मामले की तुलना में लेंस से कम दूरी पर होगी।

चावल। 2

परिमाण

बुलाया अनुदैर्ध्य गोलाकार विपथन. यह इस तथ्य के कारण है कि अलग-अलग रिंग तरंगों की फोकल लंबाई अलग-अलग होती है और इसलिए, अलग-अलग मान होते हैं एफकिसी प्रदत्त के लिए डी. गोलाकार विपथन के कारण किसी वस्तु की छवि धुंधली दिखाई देती है। दरअसल, स्रोत ए से किरणें, लेंस के विभिन्न कुंडलाकार क्षेत्रों द्वारा अपवर्तित होकर, मुख्य ऑप्टिकल अक्ष को विभिन्न बिंदुओं (बिंदु ए" और ए") पर काटती हैं और, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि स्क्रीन सीसी कहां रखी गई है, बिंदु ए को एक के रूप में दर्शाया जाएगा। धुँधला घेरा. ए" और ए" के बीच किसी एक स्थिति में प्रकाश स्थान का व्यास सबसे छोटा होगा, जो सबसे अलग छवि से मेल खाता है। एक बड़ा अभिसरण लेंस रखें। सीसी स्क्रीन को घुमाकर वस्तु की स्पष्ट छवि प्राप्त करें। डायाफ्राम को रिंग कटआउट के साथ स्थापित करें। स्क्रीन को हिलाकर, वस्तु की फिर से सबसे स्पष्ट छवि प्राप्त करें। विभिन्न कुंडलाकार डायाफ्रामों के लिए प्रयोग को दोहराएँ, संबंधित मानों को मापें एफ. एक निर्भरता ग्राफ बनाएं

, कहाँ आर- एपर्चर त्रिज्या. ग्राफ़ केवल ग्राफ़ पेपर पर ही बनाएं। कार्य के परिणामों पर चर्चा करते समय निर्भरता के क्रम पर ध्यान दें

और

प्राप्त परिणामों की सैद्धांतिक रूप से अपेक्षित परिणामों से तुलना करें।

स्वाध्याय के लिए प्रश्न

1. पतले लेंस की अवधारणा. पतला लेंस सूत्र. लेंस सूत्र किस किरण के लिए लागू होता है?

2. मुख्य फोकल लंबाई. फोकल प्लेन। ऑप्टिकल पावर, एपर्चर अनुपात, सापेक्ष एपर्चर की अवधारणा।

3. लेंस की मुख्य फोकल लंबाई का सूत्र।

4. लेंस के प्रकार. सभी प्रकार के अभिसारी और अपसारी लेंसों की सूची बनाएं।

5. लेंस में किरणों का पथ. वास्तविक और काल्पनिक छवियों की अवधारणा.

6. रंगीन और गोलाकार विपथन की घटना। किरणों का पथ बनाओ. रंगीन और गोलाकार विपथन का उन्मूलन।

साहित्य

1. लैंड्सबर्ग जी.एस. प्रकाशिकी।

2. सेवलीव आई.वी. सामान्य भौतिकी पाठ्यक्रम, भाग Z.

3. ज़िसमैन जी.ए., टोड्स ओ.एम. सामान्य भौतिकी पाठ्यक्रम, भाग Z.

प्रयोगशाला कार्य क्रमांक 5

एकत्रित लेंस की ऑप्टिकल शक्ति और फोकल लंबाई का निर्धारण।

कार्य का लक्ष्य:अभिसारी लेंस की फोकल लंबाई और ऑप्टिकल शक्ति निर्धारित करें।

उपकरण:रूलर, दो समकोण त्रिभुज, दीर्घ-फोकस अभिसरण लेंस, एक स्टैंड पर प्रकाश बल्ब जिस पर एक अक्षर लिखा हुआ है, शक्ति स्रोत, कुंजी, कनेक्टिंग तार, स्क्रीन, गाइड रेल।

कार्यों और प्रश्नों का अभ्यास करें

एक लेंस को _____ कहा जाता है

एक पतला लेंस _____ है

अभिसारी लेंस में अपवर्तन के बाद किरणों का मार्ग दिखाएँ।

पतले लेंस का सूत्र लिखिए।

लेंस की ऑप्टिकल शक्ति _____ D= ______ है

यदि लेंस का तापमान बढ़ जाए तो उसकी फोकल लंबाई कैसे बदल जाएगी?

अभिसरण लेंस का उपयोग करके प्राप्त वस्तु की छवि किस स्थिति में आभासी होती है?

प्रकाश स्रोत को एक अभिसरण लेंस के दोहरे फोकस पर रखा गया है, जिसकी फोकल लंबाई F = 2 मीटर है। लेंस से इसकी छवि कितनी दूरी पर है?

अभिसरण लेंस में छवि का निर्माण करें।

परिणामी छवि का वर्णन करें.

प्रगति

1. एक स्विच के माध्यम से एक प्रकाश बल्ब को बिजली स्रोत से जोड़कर एक विद्युत सर्किट को इकट्ठा करें।

2. टेबल के एक किनारे पर लाइट बल्ब और दूसरे किनारे पर स्क्रीन रखें। उनके बीच एक अभिसरण लेंस रखें।

3. प्रकाश बल्ब को चालू करें और लेंस को रॉड के साथ तब तक घुमाएं जब तक कि स्क्रीन पर प्रकाश बल्ब कैप के चमकते अक्षर की एक तेज, कम छवि प्राप्त न हो जाए।

4. स्क्रीन से लेंस तक की दूरी मिमी में मापें। घ=

5. लेंस से छवि तक की दूरी मिमी में मापें। एफ

6. d को अपरिवर्तित रखते हुए, प्रयोग को 2 बार दोहराएं, हर बार एक स्पष्ट छवि पुनः प्राप्त करें। च, च

7. छवि से लेंस तक की औसत दूरी की गणना करें।

एफ एफ एफ= _______

8. लेंस डी डी की ऑप्टिकल शक्ति की गणना करें

9. लेंस की फोकल लंबाई की गणना करें। एफ एफ=

10. गणना और माप के परिणाम तालिका में दर्ज करें।

№

अनुभव

एफ·10¯³,

डायोप्टर

डायोप्टर

11. लेंस की मोटाई मिमी में मापें। ज = _____

12. सूत्र का उपयोग करके लेंस की ऑप्टिकल शक्ति को मापने में पूर्ण त्रुटि की गणना करें:

∆डी = , ∆D = _____

13. परिणाम को D = D± ∆D D = _____ के रूप में लिखें

निष्कर्ष:

कंप्यूटर प्रयोग

दी गई फोकल लंबाई F का उपयोग करके, लेंस की ऑप्टिकल शक्ति निर्धारित करें। इस मान को मॉडल में दर्ज करें.

प्रत्येक प्रयोग के लिए, ऑब्जेक्ट से लेंस तक की दूरी के लिए तालिका में डेटा का चयन करें और इन मानों को मिमी में व्यक्त करें।

प्रत्येक प्रयोग के लिए, छवि के प्रकार का वर्णन करें।

इन छवियों के परिणामों को एक तालिका में रिकॉर्ड करें।

№ अनुभव

फोकल लंबाई एफ, सेमी

वस्तु से लेंस की दूरी d, सेमी

छवि प्रकार

किसी वस्तु को हिलाने पर उसकी छवि कैसे बदलती है, इसके बारे में एक निष्कर्ष तैयार करें और लिखें।

तैयार छात्र का काम

प्रयोगशाला कार्य क्रमांक 5

लेंस का उपयोग करके छवि प्राप्त करना।

कार्य का लक्ष्य: अभिसरण लेंस का उपयोग करके विभिन्न छवियां प्राप्त करना सीखें।

प्रगति

№ अनुभव

फोकल लंबाई एफ, सेमी

लैम्प से लेंस तक की दूरी d, सेमी

छवि प्रकार

प्रत्यक्ष, विस्तृत, काल्पनिक

कोई चित्र उपलब्ध नहीं

उलटा, बड़ा, वास्तविक।

आकार में प्रकाश स्रोत के बराबर, उलटा, वास्तविक।

उलटा, छोटा, वास्तविक।

=14डी

जेड

कार्य 1

छवि प्रकार: प्रत्यक्ष, बड़ा, आभासी।

जेड

असाइनमेंट 2.

छवि प्रकार: कोई छवि नहीं.

जेड

कार्य 3

छवि प्रकार: उलटा, बड़ा, वास्तविक।

कार्य 4.

छवि प्रकार: प्रकाश स्रोत के आकार के बराबर, उलटा, वास्तविक।

कार्य 5

छवि प्रकार: उलटा, छोटा, वास्तविक।

निष्कर्ष:

1) जब कोई प्रकाश स्रोत लेंस और उसके फोकस के बीच होता है, तो उसकी छवि बड़ी, आभासी और सीधी होती है, जो लेंस के प्रकाश स्रोत के समान तरफ स्थित होती है; जैसे-जैसे प्रकाश स्रोत इस खंड के साथ लेंस से दूर जाता है, इसकी छवि बढ़ती जाती है।

2) जब कोई प्रकाश स्रोत लेंस के फोकस पर होता है, तो उसकी कोई छवि नहीं बनती है।

3) जब कोई प्रकाश स्रोत लेंस के फोकस और दोहरे फोकस के बीच होता है, तो उसकी छवि वास्तविक और उलटी (आवर्धित) छवि बन जाती है। जैसे-जैसे प्रकाश स्रोत लेंस के दोहरे फोकस के करीब पहुंचता है, यह कम हो जाता है।

4) लेंस के दोहरे फोकस पर प्रकाश स्रोत की छवि प्रकाश स्रोत के आकार के बराबर छवि बन जाती है और लेंस के दोहरे फोकस पर लेंस के दूसरी तरफ होती है।

5) जैसे-जैसे प्रकाश स्रोत से लेंस की दूरी बढ़ती है (d > 2F), प्रकाश स्रोत की छवि कम हो जाती है, वास्तविक और उलटी रह जाती है, और लेंस के फोकस के करीब आ जाती है।