Фокусное расстояние рассеивающей линзы

Как определить фокусное расстояние рассеивающей линзы? Требуется ли для этого специальное оборудование? Если да, то какие?

ОТВЕТ

Регулирование

Для определения фокусного расстояния дифракционной линзы нам необходимо реальное изображение светящегося объекта на экране, например, изображение нити накала лампочки, полученное на листе бумаги с помощью лупы или другой фокусирующей линзы. Затем мы отодвигаем экран на определенное расстояние d вдоль хода лучей (оптической оси). 

После этого изображение на экране становится размытым. Затем мы вставляем пробную линзу на пути лучей, располагая ее на таком расстоянии l от экрана, чтобы изображение снова стало резким. Расстояние l будет больше, чем смещение d. Желаемое фокусное расстояние f рассчитывается из уравнения линзы 1/f = 1/(d-l) + 1/l. Мы получим отрицательное значение, которое выражает отвлекающий характер линзы.

Пояснение

Расстояние l - это расстояние изображения, а значение d-l - расстояние объекта от линзы. Расстояние до объекта отрицательно, потому что мы вставили линзу перед первоначально наблюдаемым реальным изображением, которое стало для линзы кажущимся объектом.

Практический совет

Хотя идея измерения проста, его выполнение совсем не просто.

Для получения достаточно точного результата необходимо убедиться, что экран и линза перпендикулярны направлению лучей (оптической оси) и перемещать экран вдоль этой оси, а также вставить линзу таким образом, чтобы ее центр находился на оптической оси (это будет известно из того, что изображение на экране не перемещается, когда линза вставлена). 

Перпендикулярность можно проверить, наблюдая за отражением света от линзы - он должен отражаться от нее точно вдоль падающих лучей. Это можно проверить, вставив дополнительный экран с отверстием для прохождения светового луча. 

Перпендикулярность экрана можно проверить, приложив к нему зеркало или стекло и наблюдая за отражением, как для линзы. Экран и линза должны быть установлены таким образом, чтобы они были перпендикулярны поверхности стола, на котором будет проводиться эксперимент. 

Свет должен идти параллельно поверхности стола (на постоянной высоте над ним), что достигается регулировкой (оптики говорят: настройкой) системы, создающей первое изображение, и мы проверяем это, наблюдая, не смещается ли изображение на экране, когда мы его отодвигаем. Чтобы облегчить задачу, хорошо нарисовать, например, крест на экране на соответствующей высоте.