Номер 2, страница 47 - гдз по физике 11 класс тетрадь для лабораторных работ Парфентьева

Лабораторная работа № 9. Определение оптической силы и фокусного расстояния рассеивающей линзы - номер 2, страница 47.

Условие.

2. Оборудование

Лампочка накаливания со спиралью, собирающая линза с известным фокусным расстоянием и рассеивающая линза, линейка, источник тока, направляющая рейка, экран.

Решение.

На изображении представлен перечень оборудования для проведения лабораторной работы по оптике. Поскольку в перечне есть как собирающая, так и рассеивающая линзы, а также экран, наиболее вероятной задачей является экспериментальное определение фокусного расстояния рассеивающей линзы. Фокусное расстояние рассеивающей линзы нельзя измерить напрямую, так как она не создает действительного изображения действительного предмета. Поэтому для его определения используют вспомогательную собирающую линзу.

Ниже приведено описание методики выполнения такой лабораторной работы.

Цель работы

Экспериментально определить фокусное расстояние $F_р$ рассеивающей линзы с помощью собирающей линзы.

Порядок выполнения работы

1. Установите на направляющую рейку (оптическую скамью) источник света (лампочку накаливания), собирающую линзу и экран.

2. Включите источник тока. Перемещая собирающую линзу и экран вдоль главной оптической оси, добейтесь получения на экране четкого, увеличенного (или уменьшенного) действительного изображения спирали лампочки. Зафиксируйте положения линзы и экрана.

3. Не сдвигая установленные элементы, поместите между собирающей линзой и экраном рассеивающую линзу. Чёткое изображение на экране исчезнет, так как рассеивающая линза изменит ход лучей.

4. Действительное изображение, которое давала собирающая линза, теперь является мнимым предметом для рассеивающей линзы.

5. Передвигая экран от рассеивающей линзы, снова добейтесь получения на нем резкого действительного изображения спирали лампочки. Зафиксируйте новое положение экрана.

6. Измерьте с помощью линейки:

• расстояние от оптического центра рассеивающей линзы до положения первого изображения (первоначального положения экрана). Это будет расстояние до мнимого предмета $d_р$. По правилу знаков, для мнимого предмета это расстояние берется со знаком минус: $d_р = -l$.
• расстояние от оптического центра рассеивающей линзы до её действительного изображения (нового положения экрана). Это будет расстояние до изображения $f_р$.

7. Используя формулу тонкой линзы для рассеивающей линзы, рассчитайте её фокусное расстояние $F_р$:

$ \frac{1}{F_р} = \frac{1}{d_р} + \frac{1}{f_р} $

Подставив наши обозначения, получим:

$ \frac{1}{F_р} = \frac{1}{-l} + \frac{1}{f_р} = \frac{1}{f_р} - \frac{1}{l} $

Отсюда формула для вычисления фокусного расстояния:

$ F_р = \frac{f_р \cdot l}{l - f_р} $

Поскольку для получения действительного изображения после рассеивающей линзы необходимо, чтобы $l < f_р$, то знаменатель дроби будет отрицательным, и, следовательно, фокусное расстояние $F_р$ получится отрицательным, что соответствует рассеивающей линзе.

8. Для повышения точности рекомендуется провести измерения 3-5 раз при различных расстояниях между элементами установки и найти среднее значение фокусного расстояния.

Ответ: Представленное оборудование используется для определения фокусного расстояния рассеивающей линзы. Метод заключается в следующем: сначала с помощью собирающей линзы получают действительное изображение источника света на экране. Затем между собирающей линзой и экраном устанавливают рассеивающую линзу. Первое изображение становится мнимым предметом для рассеивающей линзы. Перемещая экран, находят новое положение, где образуется четкое действительное изображение. Измерив расстояние от рассеивающей линзы до мнимого предмета ($l$) и до нового изображения ($f_р$), вычисляют фокусное расстояние рассеивающей линзы ($F_р$) по формуле тонкой линзы: $F_р = \frac{f_р \cdot l}{l - f_р}$.