Визначення фокусної відстані та оптичної сили тонкої лінзи

Мотивація

[4] Сонячного дня Сергійко стояв біля вікна й намагався за дпомогою бабусиних окулярів одержати зображення сонця на аркуші паперу.

- Обережно! - підійшла сестра. - Таке яскраве зображення шкодить очам. Крім того, папір може запалитися. Адже саме у такий спосіб, за легендою, Архімед підпалив римські кораблі, що облягали його рідні Сіракузи.

- Але ж це лише тільки легенда, практично здійснити таке неможливо, - заперечив Сергій.

Мета

Навчитися отримувати зменшені зображення предметів за допомогою збиральної лінзи, через геометричні побудови визначати оптичну силу лінзи, користуватися формулою лінзи.

Прилади і матеріали

Збиральна лінза на підставці; лампа для кишенькового ліхтарика на підставці з джерелом живлення; білий екран; вимірювальна лінійка.

Е-наочність

Відео

віртуальна лабораторна робота

модель лінзи та зображення в ній

малюнки лінзи та тіла

Хід роботи

1. Одержати на екрані чітке зменшене зображення джерела світла.
2. Виміряти в метрах відстань d від джерела світла до лінзи та відстань f від лінзи до екрана.
3. Побудовою знайдіть положення головних фокусів лінзи і визначте фокусну відстань лінзи та її оптичну силу.
4. Визначте фокусну відстань F та оптичну силу D лінзи за формулою тонкої лінзи D=1/F=1/f+1/d. При визначенні оптичної сили лінзи фокусну (і всі інші) відстань слід брати в метрах, лише тоді оптичну силу можна визначити у діоптріях.
5. Одержати на екрані збільшене зображення джерела світла і виконати всі дії, що описані в пунктах 1 – 4 .
6. Встановити, де необхідно розташувати джерело світла, щоб на екрані було його зображення такого самого розміру, як і джерело. Перевірити свій висновок на досліді. ([2] дає це завдання інакше. Виміряйте йокусну відстань лінзи по-іншому. Рухайте джерело світла так, щоб на екран утворилося зображення, рівне за величиною предметові. Намагайтеся отримати чітке зображення. У цьому випадку джерело розміщене на подвійній фокусній відстані. Виміряйте відстань від лінзи до зображення і предмета, порівняйте ці відстані та визначте фокусну відстань лінзи. Знайдіть оптичну силу лінзи).

Зробіть висновок щодо умов отримання за допомогою лінзи різних за величиною зобрань предмета. Що могло вплинути на точність визначення фокусної відстані?

Додаткове завдання

Визначте збільшення лінзи при використанні її як збільшуваного скла.

Виконати лабораторну роботу можна і в домашніх умовах, використовуючи лінзу (лупа, лінза із старої проекційної апаратури чи окулярів) та свічку (або інше джерело світла). При роботі зі свічкою будь обережним, виконуй роботу при нагляді дорослих!

Збиральну лінзу ви можете виготовити самостійно і перевірити її у дії. Для цього вам потрібно використати гребінець, ліхтарик, склянку з водою та краплину молока.

Як отримати паралельні промені за допомогою гребінця ви уже знаєте. Направте їх на центр склянки з водою. Подивіться на хід променів зверху. Щоб краще було видно, як заломлюються промені у склянці крапніть у воду молока. Можеш спробувати визначити фокусну відстань та оптичну силу своєї «лінзи».

Питання [4]

1. Як називається точка, у якій зберуться промені, що йдуть від сонця, після заломлення в лінзі? (вважайте ці промені паралельними.)
2. Як визначити оптичну силу лінз окулярів, які прилади для цього знадобляться?
3. Якщо вдалося отримати дійсне зображення сонця на паперовому аркуші, то лінза опукла чи ввігнута?
4. Чи можна обмацавши окуляри встановити збиральна в них лінзи чи розсіювальна?
5. Якщо власник окулярів є короткозорим, то які линзи стоять в його окулярах?
6. Якщо власник окулярів є далекозорий. то які линзи стоять в його окулярах?

Література

1. ППЗ Віртуальна фізична лабораторія Фізика 7-9
2. Фізика: Підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл. В.Р. Ільченко, С.Г.Куликовський, О.Г.Ільченко. - Полтава: Довкілля-К, 2007. - 160 с.: іл.
3. Физика. 7 класс: Учебник/ Ф.Я.Божинова, Н,М.Кирюхин, Е,А.Кирюхина. - Х.: Издательство "Ранок", 2007. - 192 с.: илл.
4. Фізика. 7 клас: Зошит для лабораторних робіт / Ф.Я.Божинова, О.О.Кірюхіна. - 4-те вид. - Х.: Веста, 2009. - 64 с.: іл.
5. Генденштейн Л.Е. Фізика, 7 кл.: Підручник для середнії загальноосвітніх шкіл. - Х.: Гімназія, 2007. - 2008 с.: іл.