Lensmeting en LDR

Lensmeting en LDR
Doelstelling:
In dit practicum wordt de brandpuntsafstand van een positieve lens onderzocht.
Hypothese:
De brandpuntsafstand zal tussen de 9 en 10 cm liggen.
Theorie: moet nog van weerstand
Een LDR is een weerstand, waarvan de weerstandswaarde word bepaald door de hoeveelheid
licht die erop valt. (LDR is de afkorting van: Light Dependent Resistor.) De
weerstandswaarde van een LDR wordt kleiner, naarmate de LDR sterker wordt belicht.
Hieronder is het schemasymbool van een LDR aangegeven.
In een schakeling wordt een LDR opgenomen als zo’n schakeling moet reageren op licht. In
proef 2 is dat een fotodiode.
In dit practicum maken we gebruik van een positieve lens, dus de lens heeft een
convergerende werking. Lichtstralen die alle evenwijdig lopen aan de hoofdas, worden door
een positieve lens zo gebroken, dat ze door één punt gaan, dat op de hoofdas ligt. Dit snijpunt
wordt het hoofdbrandpunt van de lens genoemd en aangegeven met F. De afstand van het
hoofdbrandpunt tot het optisch middelpunt van de lens wordt de brandpuntsafstand genoemd
en aangegeven met f. De afstand van een voorwerp tot aan de lens is de voorwerpsafstand en
wordt aangegeven met v. Het voorwerp in proef 1 is de dia, in proef 2 is het voorwerp een
lampje. De afstand van het beeld tot aan de lens wordt de beeldafstand genoemd en wordt
aangegeven met b. Het beeld in proef 1 is d afbeelding van de dia die op het scherm valt. In
proef is het beeld de lichtvlek die op de fotodiode valt.
Wanneer v>f is er een reëel beeldpunt. Maar wanneer v<f dan is er een virtueel beeldpunt. En
wanneer v=f dan is beeldafstand oneindig groot.
Aan de hand van de lenzenformule is het mogelijk om ontbrekende waarden te bereken.
1
1
1
f = v + b
Beschrijving van de proef:
Benodigdheden:
-
lichtkastje (12V)
optische rail
lens A
dia
scherm
lampje (6V)
voeding PS-1502A of PS-303A
transformator voor het lampje (6V)
schakelpaneel voor de LDR
universeelmeter
Proef 1:
Het lichtkastje wordt op de optische rail geplaatst en het lichtkastje wordt op 12 V
aangesloten. De lens wordt tussen de dia en het scherm geplaatst. Door verschuiving van de
lens wordt bepaald wanneer er scherp beeld ontstaat.
Proef 2:
Het scherm wordt vervangen door een LDR (in werkelijkheid een fotodiode). Het lichtkastje
wordt vervangen door een lampje dat aangesloten wordt op 6,0 V via een transformator. De
LDR wordt op 50,0 cm geplaatst. Tussen de LDR en het lampje komt de lens.
De voeding wordt op het meetpaneel aangesloten en de LDR en de ampèremeter worden in de
kring opgenomen. Er wordt in het meetbereik 2mA gelijkstroom gemeten.
De lens wordt vanaf het lampje naar de LDR naar het scherm verschoven, om de 1,0 cm
wordt de meterstand afgelezen.
Waarnemingen en resultaten:
Proef 1:
Meting
1e
2e
3e
Voorwerpsafstand [cm]
12
13
11.5
Beeldpuntsafstand [cm]
38
32
48
Brandspuntafstand [cm]
9,12
9,2
9,29
Proef 2:
Voorwerpsafstand [cm]
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
Stroom [mA]
0,03
0,04
0,04
0,05
0,06
0,09
0,012
0,022
0,069
0,238
0,311
0,135
0,069
0,036
0,025
0,017
0,015
0,013
0,011
0,010
0,010
0,009
0,009
0,009
Weerstand [Ω]
166,7
125,0
125,0
100,0
83,3
55,6
416,7
227,3
72,5
21,0
16,0
37,0
72,5
138,9
200,0
294,1
333,3
384,6
454,5
500,0
500,0
555,6
555,6
555,6
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
0,009
0,009
0,010
0,011
0,013
0,017
0,024
0,040
0,073
0,116
0,130
0,112
0,036
0,015
0,009
0,006
0,004
0,004
0,003
555,6
555,6
500,0
454,5
384,6
294,1
208,3
125,0
68,5
43,0
38,5
44,6
138,9
333,3
555,6
833,3
125,0
125,0
166,7