Optics Lab Experiments - Arabic version- Baghdad University - College of Science - Physics Department

1. ‫2 № .‪Optics Lab- Exp‬‬
‫أيـجـــــــاد البعـــــــــد البـــــــــؤري للعدســـــــة المحدبــــة‬
‫‪Determination the Focal Length of Convex Lens‬‬
‫اٌغــــشض ِـــٓ اٌرجشتـــــــح: ا٠جاد اٌثؼذ اٌثؤسٞ ٌٍؼذعح اٌّحذتح تطش٠مر١ٓ ّ٘ا:‬
‫1. اٌّــــــــشآج اٌّغرٛ٠ح(اٌطش٠مــــح اٌّثـاشـــشج)‬
‫2. اٌشعــــــُ اٌث١أـــــــٟ‬
‫االجٙـــــضج اٌّغرخذِـــــــــح: ِصطثح ضٛئ١ـــــــح )‪ ، (Optical Bench‬ػذعح ِحذتح ِغ حاًِ ، ِصذس‬
‫ضٛئٟ ، شاشـــــــح )‪. (Screen‬‬
‫1 . اٌطش٠مــــــــــح اٌّثاشــــــــــشج )‪(Direct Method‬‬
‫إٌظش٠ـــــــح ‪:Theory‬‬
‫فٟ اٌشىً 1 ، االشؼح اٌضٛئ١ح إٌّثؼصح ِٓ اٌّصذس اٌضٛئٟ ذٕؼىظ ػٓ اٌّشآج‬
‫اٌّغرٛ٠ح ‪ٚ M‬ذشجغ تٕفظ اٌّغاس اٌٝ اٌّصذس اٌضٛئٟ فرىْٛ صٛسج ٌٗ ِٕطثمح‬
‫ػٍ١ٗ. أْ ٘زا ال ٠حذز أال ارا عمطد االشؼح اٌضٛئ١ح ػّٛد٠ا ػٍٝ اٌّشآج اٌّغرٛ٠ح‬
‫فرٕؼىظ ِٛاص٠ح ٌٍّحٛس اٌثصشٞ )‪ . (Optical Axis‬اْ أطثاق اٌصٛسج إٌّؼىغح‬
‫ِغ اٌجغُ اٌّضاء ٠ؼٕٟ اْ ِٛلغ اٌجغُ اصثح فٟ ٘زٖ اٌحاٌح فٟ تؤسج اٌؼذعح اٌّحذتح ‪ٌ . L‬زٌه فأْ اٌّغافح‬
‫‪ OL‬ذّصً اٌثؼذ اٌثؤسٞ ‪ٌٍ f‬ؼذعح اٌّحذتح (اٌالِــــح).‬
‫‪M‬‬
‫‪L‬‬
‫‪Optical Axis‬‬
‫‪O‬‬
‫‪f‬‬
‫1 ‪Figure‬‬
‫طش٠مح اٌؼًّ ‪: Procedure‬‬
‫1. ذٛضغ اٌؼذعح اٌّحذتح‬
‫ِغ اٌحاًِ ػٍٝ‬
‫اٌّصطثـــــح اٌضٛئ١ح‬
‫ٚ٠ٛضـــــــــــغ اٌجغُ‬
‫اٌّضــــــــاء (اٌّشثه‬
‫اٌغٍىٟ) اٌٝ ٠ّ١ٕٙا ،‬
‫ٚاٌّشآج اٌّغرٛ٠ح اٌٝ‬
‫٠غاس٘ا . ٠جة اْ‬
‫ذىْٛ اٌّجّٛػح فٟ‬
‫حاٌح ذشاصف تصشٞ‬
‫ذــاَ ػٍــــٝ اٌّصطثح‬
‫اٌضٛئ١ح . اٌشىً 2 .‬
‫3102 ,90 ‪Wednesday, October‬‬
‫‪Plane‬‬
‫‪Converging Mirror‬‬
‫‪Lens‬‬
‫‪Illuminated‬‬
‫‪Object‬‬
‫‪Halogen‬‬
‫‪Light‬‬
‫‪f‬‬
‫‪Optical Bench‬‬
‫‪Figure 2: Experiment Apparatus on The‬‬
‫‪Optical Bench‬‬
‫4 ‪Page 1 of‬‬
‫‪Determination of the Focal Length of Convex Lens‬‬
‫124189207746900+ :‪Baghdad University – College of Science – Department of Physics – Optics Laboratory Administration, Tele‬‬

2. ‫2. ذُحشن اٌؼذعح ٚاٌّشآج عٛ٠ح ً ػٍٝ اٌّصطثح اٌضٛئ١ح اٌٝ أْ ذظٙش صٛسج ٚاضحح ِٚثؤسج ٌٍّشثه‬
‫اٌغٍىٟ ِٕطثمح ػٍ١ح ٌٚٙا ٔفظ صفاخ اٌجغُ : حم١م١ح ‪ِ ، Real‬مٍٛتح ‪ٚ Inverted‬تىثش اٌّشثه‬
‫اٌغٍىٟ ‪. As Large As The Object‬‬
‫3. ذُـماط اٌّغافح ت١ٓ اٌؼذعح ٚاٌجغُ ٚ٘زٖ اٌّغافح ذّصً اٌثؼذ اٌثؤسٞ ٌٍؼذعح اٌّحذتح تٛحذاخ ‪. cm‬‬
‫2 .اٌطش٠مـــــــــح اٌث١أ١ــــــــح ‪Graphical Method‬‬
‫إٌظش٠ــــــح ‪:Theory‬‬
‫أْ اٌؼاللح اٌرٟ ذشتظ اٌثؼذ اٌثؤسٞ ٌٍؼذعح اٌّحذتح ‪( f‬أٚ اٌّشآج اٌّمؼشج) ِغ وً ِٓ تؼذ اٌجغُ ‪ O‬ػٓ اٌؼذعح‬
‫‪ٚ u‬تؼذ اٌصٛسج ‪ I‬ػٕٙا ‪ v‬ذؼطٝ تـ :‬
‫1 1 1‬
‫‪ ‬‬
‫‪f u v‬‬
‫)1(- - - - - - - - - -‬
‫‪O‬‬
‫‪L‬‬
‫‪I‬‬
‫‪u‬‬
‫‪v‬‬
‫ذٛجذ أستؼح طشق ٌم١اط اٌثؼذ اٌثؤسٞ ٌٍؼذعح اٌّحذتح تاعرخذاَ اٌشعُ اٌث١أٟ.‬
‫1. ذذي اٌّؼادٌح 1 ػٍٝ اْ اٌث١أٟ اٌّشعَٛ‬
‫ت١ٓ ِمٍٛب تؼذ اٌصٛسج وذاٌح ٌّمٍٛب تؼذ‬
‫3 ‪Figure‬‬
‫اٌجغُ ٠ىْٛ خطا ً ِغرم١ّـــــا ً‬
‫)‪٠ (Straight Line‬صٕــــــغ صاٚ٠ح‬
‫لذس٘ا ‪ِ 45o‬غ االحذاش١اخ وّا فٟ اٌشىً 3‬
‫. ٠مطغ ٘ـــــزا اٌّغرم١ُ اٌّحٛس ‪ 1 v‬فٟ‬
‫إٌمطح اٌرٟ ف١ٙا ‪٠ 1 u‬غــــاٚٞ صفشا ً‬
‫ٚ٠مطغ اٌّحــٛس ‪ 1 u‬فٟ إٌمطح اٌرــــٟ‬
‫1‬
‫0‪‬‬
‫‪v‬‬
‫ف١ٙــــــا ‪٠ 1 v‬غـاٚٞ صفشا ً. ذّصً ل١ّح‬
‫وً ِٓ ٘اذ١ٓ إٌمطر١ــــٓ (ٔماط اٌمطغ ِغ‬
‫االحذاش١اخ) ِمٍٛب ل١ّح اٌثؼذ اٌثؤسٞ‬
‫ٌٍؼذعح اٌالِـــــــــــــــــــح اٞ ‪. 1 f‬‬
‫1‬
‫1- ‪cm‬‬
‫‪u‬‬
‫2 . تاالِىاْ ِؼشفح ل١ّح اٌثؼــــــذ اٌثؤسٞ ‪f‬‬
‫ِٓ اٌث١أٟ اٌّث١ـــــٓ فـٟ اٌشىـــــً 4‬
‫ح١ـــس ذؤشش ل١ّح ‪ v‬ػٍٝ اٌّحٛس‬
‫اٌشالٌٟٛ ٚاٌم١ّح اٌّماتٍح ٌـ ‪ u‬ػٍٝ‬
‫اٌّحٛس االفمٟ شُ ٠رُ أ٠صاي ٘اذ١ٓ‬
‫إٌمطر١ٓ تّغرم١ُ . أْ أحذاش١اخ ٔمطح‬
‫اٌرماطغ اٌّشرشوح ‪ٌ c‬جّ١غ اٌخطٛط‬
‫اٌّٛصٍح ت١ٓ ‪ uٚ v‬عرىْٛ )‪. (f , f‬‬
‫٠صٕغ اٌّغرم١ُ اٌٛاصً ت١ٓ إٌمطح ‪c‬‬
‫ٚٔمطح االصً ‪ o‬خطا ًِغرم١ّا ً٠ُٕصف‬
‫اٌضاٚ٠ح اٌمائّح ت١ٓ اٌّحٛس٠ــــــــــــٓ ‪v‬‬
‫ٚ‪. u‬‬
‫3102 ,90 ‪Wednesday, October‬‬
‫4 ‪Page 2 of‬‬
‫1‬
‫0‪‬‬
‫‪u‬‬
‫1‬
‫1- ‪cm‬‬
‫‪v‬‬
‫‪1/f‬‬
‫‪54o‬‬
‫‪1/f‬‬
‫0‬
‫5 ‪Figure‬‬
‫‪v cm‬‬
‫‪c‬‬
‫‪u cm‬‬
‫‪f‬‬
‫‪54o‬‬
‫‪f‬‬
‫‪Determination of the Focal Length of Convex Lens‬‬
‫124189207746900+ :‪Baghdad University – College of Science – Department of Physics – Optics Laboratory Administration, Tele‬‬

3. ‫3. تأػادج ذشذ١ة اٌّؼادٌح 1 ٠ّىٓ اٌحصٛي ػٍٝ اٌّؼادٌر١ٓ اٌراٌ١ر١ٓ:‬
‫‪uv‬‬
‫)2( - - - - - - - - - - -‬
‫‪f‬‬
‫‪u v ‬‬
‫‪uf‬‬
‫)3(- - - - - - - - - -‬
‫‪uf‬‬
‫‪v‬‬
‫ِٚٓ اٌؼاللر١ٓ 2 ٚ 3 ٠ـُغرٕرج أْ:‬
‫2‪u‬‬
‫)4( - - - - - - - - - - -‬
‫‪u  f ‬‬
‫‪u  v  ‬‬
‫ٌٛ أعرثذٌد )‪ (u+v‬فٟ اٌؼاللح 4 تاٌشِض ‪ y‬فاْ ٘زٖ اٌؼاللح عرصثح وّا ٠ٍٟ:‬
‫)5( - - - - - - - - - - - ‪y  u 2 u  f ‬‬
‫ترفاضً اٌؼاللح 5 تإٌغثح ٌـ ‪ u‬أل٠جاد اٌم١ّح‬
‫اٌصغشٜ ‪ٕ٠ Minimum Value‬رج ِا ٠ٍٟ ػٍّا ً‬
‫تأْ اٌم١ّح اٌؼظّٝ ‪ِ Maximum Value‬ا‬
‫الٔٙا٠ح ‪: Infinity‬‬
‫5 ‪Figure‬‬
‫‪u+v‬‬
‫‪cm‬‬
‫2 ‪dy 2uu  f   u‬‬
‫‪‬‬
‫)6( - - - - - - - - - - - 0 ‪‬‬
‫‪du‬‬
‫2‪u  f ‬‬
‫ِٓ اٌؼاللح 6 ٠ٕرج اْ اٌم١ّح اٌصغشٜ ٌـ ‪2f ٟ٘ u‬‬
‫. أ٠ضا ً ِٓ اٌؼاللح 1 ٠ٕرج اْ اٌم١ّح اٌصغشٜ ٌـ‬
‫‪ . 2f ٟ٘v‬أٞ اْ اٌم١ّح اٌصغشٜ ٌــ )‪(u+v‬‬
‫ذغاٚٞ ‪ٌ . 4f‬زا ٠ّىٓ حغاب شالز ل١ُ ٌٍثؼذ‬
‫اٌثؤسٞ ‪ ِٓ f‬إٌّحٕٟ اٌّشعَٛ ت١ٓ )‪u ٚ (u+v‬‬
‫وّا ِث١ٓ فٟ اٌشىً 5 .‬
‫4 . ِٓ اٌّؼادٌح 1 ٠ّىٓ اٌحصٛي ػٍٝ اٌؼاللح‬
‫اٌراٌ١ح:‬
‫‪4f‬‬
‫‪f‬‬
‫‪u cm‬‬
‫‪2f‬‬
‫6 ‪Figure‬‬
‫‪v‬‬
‫‪v‬‬
‫‪1‬‬
‫)7(- - - - - - - - - -‬
‫‪u‬‬
‫‪f‬‬
‫‪m‬‬
‫أْ اٌرىث١ش ‪ٌ m‬صٛسج اٌجغُ اٌّرىٛٔح تاٌؼذعح‬
‫٠غاٚٞ حاصً لغّح تؼذ اٌصٛسج ‪ v‬اٌٝ تؼذ‬
‫اٌجغُ ‪ . u‬اٞ اْ:‬
‫‪v‬‬
‫)8(- - - - - - - - - -‬
‫‪u‬‬
‫‪v‬‬
‫)9( - - - - - - - - - 1 ‪ m  ‬‬
‫‪f‬‬
‫‪m‬‬
‫‪v cm‬‬
‫‪f‬‬
‫ذّصً اٌؼاللح 9 خطا ً ِغرم١ّا ً وّا فٟ اٌشىً 6 . ِٓ ٘زا اٌشىً ٠ّىٓ أ٠جاد ل١ّر١ٓ ٌٍثؼذ اٌثؤسٞ ‪ ، f‬أألٌٚٝ ِٓ‬
‫ل١ّح ‪ v‬ػٕذِا ذىْٛ 0=‪ٚ m‬اٌصأ١ح ِٓ ل١ّح اٌّ١ـــــً ‪ٌٍ Slope‬خظ اٌّغرم١ُ ٚاٌزٞ ٠غاٚٞ ‪. 1/f‬‬
‫3102 ,90 ‪Wednesday, October‬‬
‫4 ‪Page 3 of‬‬
‫‪Determination of the Focal Length of Convex Lens‬‬
‫124189207746900+ :‪Baghdad University – College of Science – Department of Physics – Optics Laboratory Administration, Tele‬‬

4. ‫طش٠مـــــــح اٌؼّـــــــــً ‪: Procedure‬‬
‫1. ذشذة االجٙضج ػٍٝ اٌّصطثح اٌضٛئ١ح ‪ Optical Bench‬وّا فٟ اٌشىً 7 .‬
‫‪Converging‬‬
‫‪Lens‬‬
‫‪Screen‬‬
‫‪Illuminated‬‬
‫‪Object‬‬
‫‪Halogen‬‬
‫‪Light‬‬
‫‪Optical Bench‬‬
‫‪Figure 7: Experiment Apparatus on The‬‬
‫‪Optical Bench‬‬
‫2. ٠ٛضغ اٌجغُ اٌّضاء (اٌّشثه اٌغٍىٟ) ػٍٝ ٠غاس اٌؼذعح اٌّحذتح ػٍٝ تؼذ اوثش ِٓ ‪.2f‬‬
‫3. ذـ ُحشن اٌشاشح ػٍٝ اٌّصطثح اٌضٛئ١ح تثظء ٚػٍٝ ٠ّ١ٓ اٌؼذعح ٌح١ٓ اٌحصٛي ػٍٝ صٛسج ِثؤسج‬
‫ٌٍّشثه اٌغٍىٟ اٌّضاء.‬
‫4. ذماط اٌّغافح ت١ٓ اٌصٛسج ٚاٌؼذعح ٚذّصً ‪ٚ ، v‬اٌّغافح ت١ٓ اٌجغُ ٚاٌؼذعح ٚذّصً ‪. u‬أ٠ضا ً ذذْٚ‬
‫صفاخ اٌصٛسج :حم١م١ح أَ خ١اٌ١ح ، ِصغشج أَ ِىثشج أَ تىثش اٌجغُ ، ِمٍٛتح اَ ِؼرذٌح . ذغجً‬
‫اٌم١اعاخ فٟ جذٚي ِٕاعة.‬
‫5. ذؤخز ػذج ل١اعاخ تح١س أْ تؼذ اٌجغُ ‪٠ u‬ىْٛ:‬
‫‪2f  u  2f‬‬
‫6. ذشعُ االشىاي اٌث١أ١ح اٌّث١ٕح فٟ االشىاي ِٓ 3 اٌٝ 6 .‬
‫7. ٠رُ أ٠جاد اٌم١ّح اٌّؼذي ٌٍثؼذ اٌثؤسٞ ‪ ِٓ f‬اٌم١ُ اٌرٟ ذُ اٌحصٛي ػٍ١ٙا فٟ ٘زٖ اٌرجشتح . ذٕالش‬
‫ِصادس اٌخطأ .‬
‫إٌّالشـــــــح ‪: Discussion‬‬
‫1. ِارا ٠مصذ تـ اٌؼذعح ؟ ِا أٔٛاػٙا ؟ أروش حـــاالخ ذىْٛ اٌصٛس ٌىً ٔٛع ِث١ٕا ً صفاخ اٌصٛسج ٌىً حاٌح‬
‫.‬
‫2. تّارا ٠ُؼشف اٌثؼذ اٌثؤسٞ ٌٍؼذعح اٌّحذتح ‪ f‬؟ ػٍٝ ِارا ذؼرّذ ل١ّرٗ ؟ ً٘ ٘ٛ ِٛجة اَ عاٌة ؟ ٌّارا ؟‬
‫3. ػٕذ ل١اط اٌثؼذ اٌثؤسٞ ٌٍؼذعح اٌّحذتح تاٌطش٠مح اٌّثاششج ، ٌّارا ذٕؼىظ االشؼح اٌغالطح ػٍٝ اٌّشآج‬
‫اٌّغرٛ٠ح تٕفظ اٌّغاس ؟‬
‫4. ٚضح عثة أعرحاٌح ذىٛ٠ٓ صٛسج حم١م١ح ‪ Real Image‬تاٌؼذعح اٌّحذتح ٌٍجغُ اٌّضاء أال ترحمك‬
‫وْٛ اٌّغافــــــح ت١ــــــٓ اٌّغرٛ٠١ٓ اٌّرشافم١ــٓ ‪ٌٍ Conjugated Planes‬ؼذعــح (ِغرٛ٠ا‬
‫اٌصٛسج ٚاٌجغُ ) أٞ اٌّغافح ‪ D=U+V‬ذغاٚٞ ػٍٝ أاللً ‪ 4f‬ح١س ‪ّ٠ f‬صً اٌثؼذ اٌثؤسٞ ٌٍؼذعح .‬
‫5. أروش طشق أخشٜ ٌم١اط اٌثؼذ اٌثؤسٞ ٌٍؼذعح اٌّحذتح .‬
‫6. وُ ٟ٘ ل١ّح اٌرىث١ش ‪ٌ m‬ؼذعح ِحذتح تؼذ٘ا اٌثؤسٞ ‪ 15 cm‬وٛٔد صٛسج ٌجغُ ٠ثؼذ ِغافح ‪20 cm‬‬
‫ػٓ اٌؼذعح ؟‬
‫7. و١ف ٠رغ١ش اٌثؼذ اٌثؤسٞ ٌٍؼذعح اٌّحذتح ترغ١ش ذحذب ‪ Curvature‬عطح١ٙا اٌىاعش٠ٓ ؟‬
‫3102 ,90 ‪Wednesday, October‬‬
‫4 ‪Page 4 of‬‬
‫‪Determination of the Focal Length of Convex Lens‬‬
‫124189207746900+ :‪Baghdad University – College of Science – Department of Physics – Optics Laboratory Administration, Tele‬‬