Opis eksperimenta
Naši skupini je bila dodeljena naloga, da s pomočjo eksperimenta preverimo pod kakšnimi pogoji velja enačba leče.
Na začetku skupnega dela smo si najprej ogledali teoretično podlago za izpeljavo enačbe. Za slednjo je namreč znano, da je le približek, ki privzame, da žarki padajo vzporedno na lečo blizu goriščne osi in da je leča zelo tanka. Tako smo izvedeli, na katere stvari moramo biti pri merjenju pozorni in katere količine bomo za preverjanje enačbe morali izmeriti oziroma izračunati. Naša naloga je bila torej, da dobimo oziroma izdelamo lečo, s katero bi lahko preverili, do katere meje še dobro velja zgoraj opisana enačba.
Odločili smo se, da bomo meritve ponovili z različno velikimi lečami iz različnih snovi. Namen tega je bil, da bi ugotovili morebitno razliko v veljavnosti enačbe pod različnimi pogoji, t.j. pri različnih krivinskih radijih leče ter pri različnih lomnih količnikih snovi, iz katere so bile leče izdelane.
Takoj je padlo nekaj predlogov za izdelavo lastne leče. Najprej smo premišljali o zamrzovanju vode v primernem kalupu, s čimer bi dobili lečo iz ledu, vendar smo idejo zaradi očitne nepraktičnosti kmalu opustili. Bilo je še nekaj idej o kalupu, ki bi ga pridobili z odtisom krogle na mehki podlagi in o morebitnem vlivanju plastike v le-tega, toda tudi ta ideja ni prestala testa dodeljenega časa, ekonomičnosti in praktičnosti.
Kmalu za tem pa smo začeli obravnavati možnost modularne leče, kateri bi lahko spreminjali radij in lomni količnik snovi. Kmalu smo ugotovili, da bi bila neka raztegljiva snov, napeta čez plitko posodico, idealna stvar za naše potrebe. Za posodico smo izbrali plitko stekleno petrijevko, ki smo jo pred tem očistili nesnage. Balon kot raztegljivo snov smo kmalu opustili, saj dovolj prozorni baloni za nas praktično niso bili dosegljivi, vendar smo hitro dobili idealno stvar za nalogo, in sicer kondom. Imel je vse dobre lastnosti; raztegljivost, veliko prozornost in tankost. Po prvem spodletelem poskusu, ki se je končal s steklenimi črepinjami na tleh in počenim kondomom smo ugotovili, da je plastična petrijevka veliko bolj praktična in hkrati dovolj trdna, da se ni zvila pod vplivom elastičnih sil napetega kondoma. Naša prva leča je bila tako izdelana. Medtem smo v last dobili tudi dva različno velika plastična kalupa v obliki polkrogle, iz katerih smo kasneje izdelali še dve leči. Kalup smo napolnili s tekočino in pri tem pazili, da se v notranjost niso izmuznili zračni mehurčki, ki bi nam močno otežili delo. Odločili smo se, da bomo uporabili dve tekočini za napolnitev leče, in sicer vodo in olje. S tem se je pokazala potreba po merjenju lomnih količnikov obeh snovi. To smo storili tako, da smo v posodico nalili izbrano tekočino in v njo posvetili z laserjem. Laser je na poti skozi zrak osvetlil belo ozadje, za vidnost žarka v merjeni snovi pa smo si pomagali z zanemarljivo majhno količino mleka, ki smo ga vlili v tekočino. Lomljeni žarek smo tako slikali, sliko pa obdelali v programu Logger Pro™. Na sliki smo določili izhodišče koordinatnega sistema in s pomočjo točk, ki smo jih dodelili sledi žarka skušali čim bolj natančno izračunati naklonski koeficient premice, na kateri so ležale dodeljene točke. Za žarek v vodi in v zraku smo dobili različna naklonska koeficienta, iz katerih smo tako izračunali pripadajoče kote in posledično lomni količnik snovi. Pomemben podatek, ki smo ga še potrebovali je bil krivinski radij vsake izmed leč Za plastične polkrogle je bil le-ta hitro izmerjen s pomočjo sferometra, malo večji izziv pa je bila leča, narejena iz kondoma. Bila je namreč premehka za uporabo sferometra, saj bi s tem tvegali razlitje tekočine ali pa napačne rezultate.
Problem smo spet rešili z uporabo fotoaparata in zgoraj omenjenega programa. Izmerili smo premer posodice, ki je predstavljala dno leče in s tem dobili tetivo v krogu, katerega radij je krivinski radij leče. Leča je namreč predstavljala krožni odsek v tem krogu. Za merilo smo tako imeli premer petrijevke, s pomočjo katerega smo lahko na fotografiji določili druge razdalje in končno tudi krivinski radij.
Za glavno nalogo, to je bilo merjenje veljavnosti enačbe leče, smo postavili lečo vodoravno na podlago, pod njo pa smo namestili sistem treh poravnanih laserjev, ki so svetili skozi lečo na bel zaslon nad njo. Namen treh laserjev je bila čim bolj natančno določena goriščna razdalja posamezne leče. Z uravnavanjem višine zaslona smo pridobili goriščno razdaljo za različne kombinacije krivinskih radijev ter snovi leč. Ko smo na zaslonu označili goriščno točko, smo z odmikanjem laserja, ki je prej svetil skozi središče leče, ugotavljali razdaljo od središča leče, do katere še velja, da se žarek ukloni v gorišče. Iz izmerjenih podatkov smo nato lahko preverili, pod kakšnimi pogoji je veljala enačba za naše leče.
Na vrh