Проводим опыты, страница 241 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Оптические явления. Параграф 58. Линзы. Вспомните - страница 241.

Условие.

Измерьте фокусное расстояние собирающей линзы. В отсутствие линзы воспользуйтесь очками с выпуклыми стёклами. Если из-за туч солнца не видно, то в качестве удалённого источника света используйте стену находящегося напротив ваших окон дома, дерево или какой-либо другой хорошо освещённый объект.

Решение.

Для измерения фокусного расстояния ($\text{F}$) собирающей линзы необходимо получить на экране четкое изображение очень удаленного объекта. Лучи света, идущие от удаленного источника (например, Солнца), можно считать практически параллельными. Собирающая линза фокусирует параллельные лучи в точке, называемой фокусом, которая находится на расстоянии, равном фокусному, от центра линзы.

Оборудование:

• Собирающая линза (или очки для дальнозоркости с выпуклыми стеклами).
• Экран (лист белой бумаги, картона или просто светлая стена).
• Измерительный инструмент (линейка, рулетка).

Порядок выполнения работы:

1. Выберите в качестве источника света удаленный и хорошо освещенный объект. Идеальным вариантом является Солнце. В пасмурную погоду, как указано в задании, можно использовать стену дома напротив, далекое дерево или любой другой подобный объект.
2. Направьте линзу на выбранный объект. За линзой расположите экран перпендикулярно лучам света, идущим от объекта.
3. Перемещайте экран вдоль главной оптической оси (вперед и назад от линзы) до тех пор, пока на нем не появится наиболее резкое, четкое изображение объекта. Изображение будет действительным, перевернутым и уменьшенным. В случае с Солнцем это будет маленькая яркая точка.
4. Внимание: При работе с Солнцем не смотрите на его изображение через линзу, так как это может привести к серьезному повреждению глаз. Также не держите сфокусированный пучок света долго на одном месте на легковоспламеняющихся поверхностях во избежание возгорания.
5. После получения самого четкого изображения измерьте линейкой расстояние от оптического центра линзы до экрана. Это расстояние и есть искомое фокусное расстояние линзы.

Теоретическое обоснование:

Связь между расстоянием от предмета до линзы ($\text{d}$), расстоянием от линзы до изображения ($\text{f}$) и фокусным расстоянием ($\text{F}$) описывается формулой тонкой линзы:

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

Поскольку в данном эксперименте объект находится очень далеко, расстояние до него $\text{d}$ можно считать бесконечно большим ($d \to \infty$). В этом случае величина $1/d$ стремится к нулю ($1/d \to 0$). Тогда формула тонкой линзы принимает вид:

$0 + \frac{1}{f} = \frac{1}{F}$

Отсюда следует, что $f = F$. Таким образом, расстояние от линзы до изображения удаленного объекта равно ее фокусному расстоянию.

Ответ: Фокусное расстояние собирающей линзы равно измеренному расстоянию от оптического центра линзы до экрана, на котором получено четкое и резкое изображение очень удаленного объекта (Солнца, дома, дерева).