D01 Linsen

D01
D01
Das virtuelle Bild können Sie nicht direkt beobachten. Um dessen Lage, den Abstand a b , zu bestimmen, benutzen
Sie hier eine Hilfslinse der Brennweite f HL = 25 cm (Abb. 9). Diese Hilfslinse wird mit einer Stange
starr an den Schirm im Abstand 2f HL gekoppelt, beide lassen sich dann nur noch gemeinsam verschieben.
Damit können Sie das virtuelle Bild als ein größengleiches und reelles Bild auf dem Schirm abbilden und
aufsuchen. Der Abstand a b ergibt sich daher aus: a b = 4 f HL - a Schirm = 100 cm - a Schirm .
Durchführung: Der Versuch lässt sich leichter durchführen, wenn der Abstand s der beiden Linsen etwas
mehr als 10 cm beträgt. Beginnen Sie die 1. Messung mit a g ≈ 45 cm. Notieren Sie a g , a Schirm und γ . Nähern
Sie für die nächsten Messungen die Lampe (Gegenstand) etwas dem weiterhin feststehende Teleobjektiv und
suchen Sie durch Verschieben von Hilfslinse mit Schirm das virtuelle Bild auf.
Führen Sie je 3 Messungen für γ < 1 und γ > 1 durch.
Auswertung: Tragen Sie den gemessenen Abbildungsmaßstab γ jeweils über den Abständen a g und a b wie in
Abb. 10 auf. Verbinden Sie die Messpunkte durch Kurven. Die Schnittpunkte dieser Kurven mit der Geraden
γ= 1 liefern Ihnen die Lagen der Hauptebenen relativ zum Teleobjektiv. Vergleichen Sie den daraus ermittelten
Hauptebenenabstand h mit dem Wert, der sich aus Gl. 5 ergibt.
Abb. 10 Der gesuchte Hauptebenenabstand h ergibt sich für γ = 1 aus h = a g - a b .
4.2. Messung der Brennweite des Systems
Die Brennweite des Teleobjektivs mit dem Besselverfahren ergibt sich wegen b + g = e - h
(s. Abb. 2) hier aus:
2 2
( e−h)
−d
f =
4( e−
h)
Aufgabe: Leiten Sie diese Beziehung für die Brennweite her.
(8)
Versuch: Entfernen Sie bitte die Hilfslinse aus dem vorigen Versuch und stellen Sie den Gegenstand und
den Schirm jeweils am Ende der optischen Bank auf. Messen Sie mit dem Besselverfahren bei gleichem Abstand
e wieder 6-mal den Abstand d.
Auswertung: Bestimmen Sie die Brennweite nach Gl. 8 als Mittelwert mit Fehlerangabe und vergleichen Sie
sie mit Ihrer Berechnung nach Gl. 6.
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