Номер 2, страница 42 - гдз по физике 11 класс тетрадь для лабораторных работ Парфентьева

Лабораторная работа № 8. Определение оптической силы и фокусного расстояния собирающей линзы - номер 2, страница 42.

Условие.

2. Оборудование

Лампочка накаливания со спиралью, линза, линейка, два прямоугольных треугольника, источник тока, выключатель, соединительные провода, направляющая рейка, экран.

Решение.

Представленный перечень оборудования предназначен для выполнения лабораторной работы по геометрической оптике, как правило, для определения фокусного расстояния и оптической силы собирающей линзы.

Назначение каждого элемента из списка:

Лампочка накаливания со спиралью используется в качестве источника света и предмета, четкое изображение которого будет строиться с помощью линзы.

Линза — это исследуемый оптический прибор. В данной работе предполагается использование собирающей линзы, так как только она способна формировать действительное изображение, которое можно спроецировать на экран.

Линейка необходима для измерения расстояния от предмета (лампочки) до оптического центра линзы ($d$) и от оптического центра линзы до полученного изображения (экрана) ($f$).

Два прямоугольных треугольника используются для контроля перпендикулярности плоскостей линзы и экрана относительно главной оптической оси (направляющей рейки) и для точного определения высоты предмета и изображения, если это требуется.

Источник тока, выключатель и соединительные провода составляют электрическую цепь, необходимую для работы лампочки накаливания.

Направляющая рейка (оптическая скамья) служит основанием для размещения на ней источника света, линзы и экрана. Она обеспечивает их соосность (расположение на одной прямой — главной оптической оси) и позволяет удобно измерять расстояния между ними.

Экран — это поверхность, как правило, белого цвета, на которой получают и наблюдают действительное изображение предмета.

Решение:

Целью лабораторной работы с данным оборудованием является экспериментальное определение фокусного расстояния $F$ и оптической силы $D$ собирающей линзы.

Порядок выполнения работы:

1. Собрать экспериментальную установку, разместив на оптической скамье лампочку (предмет), линзу и экран. Подключить лампочку к источнику тока через выключатель.

2. Установить лампочку на некотором расстоянии $d$ от линзы. Для получения действительного изображения это расстояние должно быть больше фокусного расстояния линзы ($d > F$).

3. Включить лампочку. Перемещая экран вдоль оптической скамьи, добиться получения на нём наиболее чёткого (резкого) изображения спирали лампы.

4. Измерить с помощью линейки или шкалы на рейке расстояние $d$ от предмета до линзы и расстояние $f$ от линзы до экрана, на котором получено чёткое изображение.

5. Фокусное расстояние линзы рассчитать, используя формулу тонкой линзы для действительного изображения:

$ \frac{1}{d} + \frac{1}{f} = \frac{1}{F} $

Откуда фокусное расстояние можно выразить как:

$ F = \frac{d \cdot f}{d + f} $

6. Для повышения точности и уменьшения влияния случайных погрешностей эксперимент повторяют несколько раз, меняя расстояние $d$ и находя соответствующее ему расстояние $f$. Затем вычисляют среднее значение фокусного расстояния $\langle F \rangle$.

7. Оптическую силу линзы $D$ находят по формуле:

$ D = \frac{1}{F} $

Для расчёта оптической силы в диоптриях (дптр), фокусное расстояние $F$ должно быть выражено в метрах.

Ответ: Данный набор оборудования предназначен для выполнения лабораторной работы по определению фокусного расстояния и оптической силы собирающей линзы. Эксперимент основан на получении действительного изображения предмета (спирали лампы) с помощью линзы и последующем расчёте её характеристик по формуле тонкой линзы на основе измеренных расстояний от предмета до линзы и от линзы до изображения.