LINSER Uppgit: Mteriel: Teori: Att undersök den rytnde örmågn hos olik linser och tt veriier linsormeln Ljuskäll och linser ur Optik-Elin Med hjälp v en lmp och en ländre med ler öppningr år vi ler ljusstrålr, vilket ilnd klls ett strålknippe. Genom tt örskjut en lins i lmphuset kn vi å strålrn tt gå prllellt. Vi hr lltså ett prllellt knippe. Om strålrn inte är prllell utn närmr sig vrndr på väg rån ljuskälln så säger vi tt knippet är konvergent. I motstt ll dvs tt strålrn hr sådn riktning tt de järmr sig vrndr är knippet divergent. I optiklådn inns två linser som är tjockst på mitten. Dess klls konvex linser och kn nvänds ör tt skp konvergent och divergent knippen. Den tredje linsen, som är tunnst på mitten, klls konkv. Utörnde: Lortionen hr ett ntl delexperiment och det är äst om ett experiment görs ärdigt innn näst påörjs. Resultten rån vrje experiment smls i slutet v instruktionen. Börj med tt juster linsen i lmphuset så tt de strålr som går ut är prllell. 1: Välj ländren med tre öppningr och låt det prllell ljusknippet inll mot den tunn konvex linsen. Hur påverkr linsen ljusknippets orm? Beror det på vståndet rån linsen? Får mn s resultt med den tjock linsen? Om inte, vilken är skillnden? Plcer åter den tunn linsen i strålknippet så tt strålen i mitten trär linsen i mitten v den uktig ytn och vinkelrätt mot denn. Strålen inller då längs en v linsens syetrixlr och denn rukr klls linsens huvudxel. Som du redn sett så ryts strålrn ihop i en punkt, vilken klls rännpunkt eller okus. Avståndet rån linsens mittpunkt, på huvudxeln, till rännpunkten rukr klls rännvidd eller okldistns. Bestäm linsens rännvidd. Flytt lmpn och låt strålrn ortrnde inll syetriskt mot linsens ndr sid och prllellt med huvudxeln. Får du s värde ör rännvidden som örut? Du skll också undersök vd som händer med strålknippet om strålrn inte inller prllellt med huvudxeln. Sätt en it svrt tpe över en öppning och lytt lmpn så tt det inllnde knippet ildr en liten vinkel (< 10 ) med xeln. Mrker den punkt där strålrn ryts ihop. Gör ytterligre någr estämningr v sådn punkter. Snind punktern med en linje? Hur går denn i örhållnde till huvudxeln? Byt till den tjock linsen och estäm dess rännvidd. : Använd ortrnde ländren med tre öppningr ntingen så tt du år två strålr som i öregående experiment eller tre strålr och låt sedn det prllell
ljusknippet inll mot den konkv linsen. Hur påverkr linsen ljusknippets orm? Linsens huvudxel deiniers på s sätt som ör den konvex linsen. Låt strålknippet inll så tt strålen i mitten trär linsen i mitten v den uktig ytn och vinkelrätt mot denn. Strålen inller då längs linsens huvudxel. Om du r hr två strålr skll åd dess trä så när mitten som möjligt. Du ser tt strålrn ryts som om de kom rån en punkt på s sid som det inllnde ljuset trär linsen. Dett är linsens okus. Bestäm rännvidden? Får du s värde då ljuset inller mot linsens ndr sid? 3: Byt tillk till den tunn konvex linsen. Rit en minst 35 cm lång linje längs rutnätet på ppperet. Plcer linsen vinkelrätt mot linjen så tt denn lir huvudxel till linsen. Mrker linsens åd rännpunkter på huvudxeln och en nnn punkt, öremålspunkten, c 1 cm rån xeln och på ett vstånd rån linsen ungeär duel så stort som rännvidden.. Låt en sml ljusstråle inll mot linsen prllell med huvudxeln och genom den mrkerde punkten. Hur ortsätter denn stråle på ndr sidn om linsen? Gör någr mrkeringr så tt du kn rit strålens väg när linsen ts ort, men låt den ligg kvr tills ytterligre två strålr mrkerts.. Låt en nnn ljusstråle gå genom den mrkerde punkten och genom okus på s sid om linsen. Hur ortsätter denn stråle på ndr sidn om linsen? Rit. c. Välj slutligen en stråle genom linsens mittpunkt. Hur ortsätter denn stråle på ndr sidn om linsen? Rit. Om du vrit tillräckligt noggrnn koer de tre strålrn tt gå genom s punkt eter rytning i linsen. Denn rukr då klls en ildpunkt. Projicer öremåls- och ildpunkten på huvudxeln och mät vståndet längs xeln till linsens mittpunkt. Föremålsvståndet och ildvståndet örs in i tellen nedn tillsns med rännvidden. Tell 1: Föremålsvstånd, ildvstånd och rännvidd 1/ + 1/ -1 1/ -1
Vilket smnd tycks gäll melln, och? 4: Fortsätt ret med den tunn linsen men mrker nu en öremålspunkt ungeär 0,5 cm rån huvudxeln och ungeär mitt emelln linsen och rännpunkten. Rit tre strålr genom öremålspunkten på s sätt som i öregående uppgit. Skär de vrndr i en ildpunkt på ndr sidn linsen? Om inte, hr de sådn riktning tt det ser ut som om de kunde ko rån s punkt, ildpunkten? Mät öremåls- och ildvstånd och ör in i tell. Tell : Föremålsvstånd, ildvstånd och rännvidd 1/ + 1/ 1/ 1/ 1/ -1-1 -1 Vilket smnd tycks gäll melln, och? 5: Byt tillk till den konkv linsen. Rit en minst 5 cm lång linje längs rutnätet på ppperet. Plcer linsen vinkelrätt mot linjen så tt denn lir huvudxel till linsen. Mrker linsens åd rännpunkter på huvudxeln och en nnn punkt, öremålspunkten, c 1 cm rån xeln och på ett vstånd rån linsen ungeär lik med dul rännvidden.. Låt en sml ljusstråle inll mot linsen prllell med huvudxeln och genom den mrkerde punkten. Hur ortsätter denn stråle på ndr sidn om linsen? Gör någr mrkeringr så tt du kn rit strålens väg när linsen ts ort, men låt den ligg kvr tills ytterligre två strålr mrkerts.. Låt en nnn ljusstråle gå genom linsens mittpunkt. Hur ortsätter denn stråle på ndr sidn om linsen? Rit. c. Välj slutligen en stråle genom den mrkerde punkten och som skär huvudxeln melln okus och linsen. Hur ortsätter denn stråle på ndr sidn om linsen? Rit.. Om du vrit tillräckligt noggrnn koer de tre strålrn tt gå genom s punkt eter rytning i linsen. Denn rukr då klls en ildpunkt. Mät öremåls- och ildvstånd och ör in i tell 3.
Tell 3: Föremålsvstånd, ildvstånd och rännvidd 1/ + 1/ 1/ 1/ 1/ -1-1 -1 Vilket smnd tycks gäll melln, och? 6: I dett experiment nvänds åde den konkv linsen och den tunn konvex. Rit en minst 30 cm lång linje längs rutnätet på ppperet. Plcer den konkv linsen vinkelrätt mot linjen så tt denn lir huvudxel till linsen och någr cm rån den en v den lång linjens ändpunkter. Låt tre prllell ljusstrålr inll mot linsen prllellt med huvudxeln. Du hr redn sett tt strålrn ryts så tt de ser ut tt ko rån linsens okus F. Plcer den konvex linsen någr cm, x i tell 4, rån den konkv med gemensm huvudxel. Beskriv ljusknippet rån lmpn och genom linsern. Anlyser experimentet och låt punkten F vr öremålspunkt ör den konvex linsen. Mät ildvståndet och ör in din värden i tellen nedn. Tell 4: Avstånd melln linsern x, öremålsvstånd, ildvstånd och den konvex linsens rännvidd x 1/ + 1/ -1 1/ -1 Vilk slutstser kn du dr ur dett experiment? Resultt:
Koentrer till lortionen Mteriel: Till vrje lortionsgrupp ehövs: Ljuskäll och linser ur Optik-Elin rt nr 17-000500 I ler experiment skll strålrns riktning estäs. Det är då enklst tt lägg ljuskälln och övrig delr på ett rutt ppper. Strålrns riktning t ex vid relektion mot den pln spegeln kn mäts med grdskiv men även eräkns med hjälp v trigonometri om spegelytn läggs längs rutnätet. Exempel på mätresultt Mätnoggrnnheten i de redovisde resultten är genomgående 0,5 resp. 0,-0,3 grder. 1: Ljusknippet är konvergent närmst linsen, men sedn strålrn pssert genom okus lir knippet divergent. Mn år ett liknnde resultt med den tjock linsen. Skillnden är r tt okus ligger närmre linsen. Den tunn linsens rännvidd uppmättes till 77. Mn år s värde om mn låter ljuset inll rån ndr sidn. De åd linsytorn hr s krökningsrdie vilken kn eräkns med hjälp v måtten i iguren nedn.
R 8,7 57,4 5,5 3,8 R- 55 14,8 Pythgors sts R = 8,7 + ( R - 5,5) 11R = 8,7 + 5,5 R = 77,6 1 1 För rännvidden gäller då tt = ( n -1) + R 1 1 R R1 = R = R = (n -1) = R (n -1) n = 1,5 = R 78 1 R (1) Den tjock linsens rännvidd uppmättes till 45 och denn kn inte eräkns på s sätt som ovn etersom ormeln (1) endst gäller ör tunn linser. : Den konkv linsen sprider strålrn så tt de inllnde prllell strålrn lir divergent. Linsens rännvidd uppmättes till c 76 med två strålr och c 7 med tre strålr. Beräkning v rännvidden på s sätt som ör den konvex linsen kn görs på öljnde sätt.
R 8,7 57,4 R 5,7 (18,0-6,6)/=5,7 6,6 18,0 Pythgors sts R = 8,7 + ( R - 5,7) 11,4R = 8,7 + 5,7 R = 75,1 1 1 För rännvidden gäller då tt = ( n -1) + R 1 1 R R1 = R = R = (n -1) = R (n -1) n = 1,5 = R 75 1 R (1) 3:. Strålen ryts så tt den går genom okus på ndr sidn linsen. Strålen ryts så tt den går prllellt med xeln på ndr sidn linsen c. Strålen genom linsens mittpunkt ryts inte lls. Tell 1: Föremålsvstånd, ildvstånd och rännvidd 1/ + 1/ -1 1/ -1 16,0 14,0 77 0,013 0,0130 180,0 137,0 77 0,019 0,0130 131,0 179,0 77 0,013 0,0130 Slutsts: 1/ + 1/ = 1/ 4: Strålrn ryts inte ihop i en ildpunkt på ndr sidn linsen men de ser ut tt ko rån en punkt på s sid som öremålspunkten, men på större vstånd rån linsen.
Tell : Föremålsvstånd, ildvstånd och rännvidd 1/ + 1/ -1 1/ - 1/ -1 1/ -1 44 101 77 0,033 0,018 0,0130 31 51 77 0,05 0,017 0,0130 56 183 77 0,03 0,014 0,0130 Slutsts: 1/ - 1/ = 1/ 5:. Stråle ortsätter i sådn riktning tt den ser ut tt h gått genom okus på öremålssidn.. Strålen ortsätter genom linsen utn tt ryts c. Strålen ryts rån xeln. Tell 3: Föremålsvstånd, ildvstånd och rännvidd 1/ + 1/ -1 1/ - 1/ -1 1/ -1 160 53 76 0,03-0,016 0,013 140 51 76 0,03-0,015 0,013 110 46 76 0,03-0,016 0,013 Slutsts: 1/ - 1/ = - 1/ 6: Ljusknippet lir divergent eter den konkv linsen men ryts till ett konvergent knippe v den konvex. Tell 4: Avstånd melln linsern x, öremålsvstånd, ildvstånd och den konvex linsens rännvidd x 1/ + 1/ -1 1/ -1 40 115 35 77 0,0130 0,0130 45 10 19 77 0,019 0,0130 50 15 03 77 0,019 0,0130 55 130 188 77 0,0130 0,0130 60 135 176 77 0,0131 0,0130 70 145 160 77 0,0131 0,0130 90 165 135 77 0,0135 0,0130 Slutsts: Bildpunkten rån den konkv linsen ungerr som öremålspunkt ör den konvex.