Номер 7, страница 45 - гдз по физике 11 класс тетрадь для лабораторных работ Парфентьева

Лабораторная работа № 8. Определение оптической силы и фокусного расстояния собирающей линзы - номер 7, страница 45.

Условие.

7. Контрольные вопросы

1. Для каких линз справедлива формула, используемая в работе?

2. Какие линзы называют собирающими, а какие — рассеивающими?

3. Что такое оптический центр линзы?

4. Что такое луч? Верно ли утверждение, что луч — это тонкий пучок света?

5. Какие изображения можно получить с помощью собирающей линзы?

6. Какие изображения вы получили в этой работе?

7. Как получить мнимое изображение с помощью собирающей линзы? Выполните построение.

Решение.

1. Для каких линз справедлива формула, используемая в работе?

Формула тонкой линзы, которая обычно используется в подобных лабораторных работах ($1/d + 1/f = 1/F$), справедлива для так называемых тонких линз. Тонкая линза — это идеализированная модель линзы, толщина которой пренебрежимо мала по сравнению с радиусами кривизны её поверхностей и фокусным расстоянием. Также формула наиболее точна для параксиальных лучей, то есть лучей, которые проходят близко к главной оптической оси и под малыми углами к ней.

Ответ: Формула справедлива для тонких линз и параксиальных лучей.

2. Какие линзы называют собирающими, а какие — рассеивающими?

Собирающими называют линзы, которые преобразуют параллельный пучок света, падающий на них, в сходящийся пучок, который собирается в одной точке — главном фокусе. Такие линзы обычно толще в середине, чем по краям (например, двояковыпуклые).

Рассеивающими называют линзы, которые преобразуют параллельный пучок света в расходящийся. Если продолжить расходящиеся лучи в обратную сторону, они сойдутся в одной точке — мнимом главном фокусе. Такие линзы тоньше в середине, чем по краям (например, двояковогнутые).

Ответ: Собирающие линзы собирают параллельные лучи в фокусе, а рассеивающие — рассеивают их.

3. Что такое оптический центр линзы?

Оптический центр линзы — это точка, расположенная на главной оптической оси линзы, обладающая свойством, что лучи света, проходящие через неё, не изменяют своего направления. В модели тонкой линзы луч, проходящий через оптический центр, не преломляется и не смещается.

Ответ: Оптический центр — это точка на главной оптической оси, при прохождении через которую лучи света не меняют направления.

4. Что такое луч? Верно ли утверждение, что луч — это тонкий пучок света?

Световой луч — это геометрическое понятие, линия, вдоль которой распространяется энергия световой волны. В геометрической оптике луч используется для построения изображений и описания хода света. Это абстракция, так как в действительности свет распространяется в виде волновых фронтов. Утверждение, что луч — это тонкий пучок света, является верным физическим приближением. В экспериментах моделью светового луча может служить очень узкий пучок света, например, от лазера.

Ответ: Луч — это линия, указывающая направление распространения света. Утверждение, что луч — это тонкий пучок света, является верным в рамках модели геометрической оптики.

5. Какие изображения можно получить с помощью собирающей линзы?

С помощью собирающей линзы можно получить различные типы изображений в зависимости от расстояния $d$ от предмета до линзы и её фокусного расстояния $F$:

• Если предмет находится за двойным фокусным расстоянием ($d > 2F$), изображение будет действительным, перевёрнутым, уменьшенным.
• Если предмет находится в двойном фокусном расстоянии ($d = 2F$), изображение будет действительным, перевёрнутым, равным по размеру предмету.
• Если предмет находится между фокусным и двойным фокусным расстоянием ($F < d < 2F$), изображение будет действительным, перевёрнутым, увеличенным.
• Если предмет находится в фокусе ($d = F$), изображение не формируется (лучи выходят из линзы параллельным пучком).
• Если предмет находится между линзой и фокусом ($d < F$), изображение будет мнимым, прямым, увеличенным.

Ответ: С помощью собирающей линзы можно получить действительные (перевёрнутые, уменьшенные/равные/увеличенные) и мнимые (прямые, увеличенные) изображения.

6. Какие изображения вы получили в этой работе?

Поскольку содержание конкретной лабораторной работы неизвестно, можно дать лишь предположительный ответ. Обычно в ходе таких работ получают действительное, перевёрнутое изображение предмета на экране. Экспериментально меняя расстояние от предмета до линзы, можно получить как уменьшенное, так и увеличенное действительное изображение.

Ответ: В ходе стандартной лабораторной работы, скорее всего, было получено действительное, перевёрнутое изображение.

7. Как получить мнимое изображение с помощью собирающей линзы? Выполните построение.

Чтобы получить мнимое изображение с помощью собирающей линзы, необходимо расположить предмет между главным фокусом и оптическим центром линзы (то есть на расстоянии от линзы, меньшем её фокусного расстояния, $d < F$).

Построение:

Пусть AB — предмет. Для построения его изображения A'B' выполним следующие действия:

1. Из точки A проведём луч, параллельный главной оптической оси. После преломления в линзе этот луч пройдёт через её задний главный фокус F.
2. Из точки A проведём второй луч через оптический центр линзы O. Этот луч не преломится и сохранит своё направление.
3. После прохождения через линзу эти два луча становятся расходящимися. Их продолжения (пунктирные линии), построенные в обратном направлении, пересекутся в точке A'.
4. Точка A' является мнимым изображением точки A. Опустив перпендикуляр из A' на главную оптическую ось, получим точку B'. A'B' — мнимое, прямое и увеличенное изображение предмета AB.

Ниже представлено графическое построение:

Ответ: Чтобы получить мнимое изображение, предмет нужно поместить между фокусом и линзой. Изображение будет прямым, увеличенным и находиться с той же стороны от линзы, что и предмет.