С. Д. Варламов А. Р. Зильберман
жүктеу/скачать 1,21 Mb. Pdf көрінісі
|
experiment
| Часть 2
Решение . Расстояние от маленького пятна на поверхности куска линзы (метки) до оптической оси составляло 12 см. Фокусное расстояние линзы было около 27 см. Это были вы- резанные кружочки из пластиковой линзы Френеля, когда-то входившей в состав так называемого «кодоскопа». На фотографии ученик держит именно такую линзу. Поскольку отверстия в коробочке были разного диаметра (одно около 5 мм в диаметре, а другое примерно 1,5 см в диа- метре), возможный диапазон углов для направления света лазера на кусок линзы был ограничен. Построения лучей, основанные на свойстве прямолинейности распространения света, давали весьма немалые погрешности. Один из экспе- риментаторов догадался найти такое расположение линзы, лазера и экрана, при котором луч света лазера (немного рас- ходящийся пучок красного света с начальным поперечным сечением в форме эллипса с поперечными размерами порядка 2—3 мм) собирался на экране в пятно наименьшего размера. У него получились результаты, наиболее близкие к истине. Линза ( 11—1—2000 ) Измерьте коэффициент преломления налитой в мензурку жидкости и определите фокусное расстояние выданной лин- зы. Оборудование : мензурка с неизвестной жидкостью, линза, свечка (и спички — требуйте!), полупрозрачное стекло на под- ставке, липкая лента — при необходимости, миллиметровая бумага. Пожалуйста, расходуйте свечку экономно —жгите её толь- ко при измерениях! Комментарии : выданная линза рассеивающая и имеет небольшую оптическую силу порядка минус 1 дптр. Возможный вариант решения задачи таков. Мензурка имеет цилиндрическую форму. Мензурка с налитой в неё про- зрачной жидкостью используется в качестве цилиндрической собирающей линзы. Чтобы получить достаточно чёткое изоб- ражение горящей свечи, нужно ограничить по высоте участок мензурки, через который свободно проходит свет. Для этого используются два бумажных кольца на поверхности мензур- Экспериментальные задачи физических олимпиад 155 ки. Их можно сделать из листа бумаги, взятого из рабочей тетради, либо из миллиметровой бумаги. Ширину просвета между бумажными кольцами, намотанными на мензурку, можно установить меньше 1 см. По одну сторону от мензурки на одной высоте с просветом устанавливается горящая свеча, а по другую сторону от мензурки устанавливается вертикаль- но листок белой бумаги, на котором получают действительное перевёрнутое изображение свечи. Если варьировать расстоя- ние от свечи до мензурки, то можно добиться возникновения чёткого изображения свечи на бумаге. Наилучшее в смысле минимальности ошибок измерения расстояний расположение свечи, мензурки и бумаги такое, при котором размер изобра- жения совпадает с размером источника света, то есть рассто- яния от изображения до мензурки и от свечи до мензурки — одинаковы. Диаметр цилиндра, образованного прозрачной жидкостью, на поверхностях которого происходит прелом- ление света, можно измерить с помощью миллиметровой бумаги. После нахождения оптической силы цилиндрической линзы можно вычислить коэффициент преломления света для неизвестной жидкости. Найти фокусное расстояние рассеивающей линзы можно, поместив её на пути света, идущего от свечи к мензурке. При этом суммарная оптическая сила стеклянной линзы и жидкой цилиндрической линзы будет меньше оптической силы одной цилиндрической линзы. Фонарь ( 11—2—2002 ) Определение параметров оптических приборов. Приборы и оборудование : фонарик, два оптических эле- мента — прозрачный и отражающий, штатив с лапкой, мил- лиметровая бумага. Задание : определите тип оптических элементов и опреде- лите у каждого из них его главный параметр. Если сумеете — сделайте предположения о назначении тех устройств, от ко- торых были отломаны эти оптические элементы. Внимание! Ничего не рисуйте на выданных элементах, не царапайте, не ломайте и вообще не меняйте их начального состояния. 156 Часть 2 (В качестве отражающего элемента был использован кусо- чек компакт-диска формата DVD, в качестве прозрачного — кусочек однократно записываемого диска CD-ROM. Нужно было определить расстояние между дорожками — период ди- фракционной решётки.) Возможное решение . Фонарик закрепляется в лапке на штативе на некоторой высоте над поверхностью стола. Непо- средственно под ним горизонтально укладывается изучаемый объект. Изменяя положение своей головы, экспериментатор обнаруживает, что при некоторых расположениях его глаз виден свет, отражённый от поверхности элемента не перпен- дикулярно к ней, причём свет разложен в спектр. Используя миллиметровую бумагу, можно найти углы, под которыми видны основные цвета видимого света: красный, зелёный, си- ний. Длины волн, соответствующие этим цветам, известны. Отсюда можно определить период дифракционной решётки, дающей такое разложение белого света в спектр. жүктеу/скачать 1,21 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|