Номер 9, страница 241 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Оптические явления. Параграф 58. Линзы. Вопросы - номер 9, страница 241.

Условие.

9. Каким образом можно измерить фокусное расстояние собирающей линзы?

Решение.

9. Измерить фокусное расстояние собирающей линзы можно несколькими способами. Вот два наиболее распространенных.

Способ 1: С использованием удаленного источника света.
Лучи от очень удаленного объекта (например, Солнца или далекого фонаря) падают на линзу практически параллельным пучком. Собирающая линза, по определению, фокусирует такой пучок лучей в точке, называемой главным фокусом. Расстояние от оптического центра линзы до главного фокуса и есть фокусное расстояние.
Для проведения измерения нужно:
1. Взять линзу и экран (например, лист белой бумаги или стену).
2. Направить линзу на удаленный источник света.
3. Разместить за линзой экран и перемещать его вперед-назад до тех пор, пока на нем не получится самое маленькое и четкое изображение источника.
4. Измерить расстояние от центра линзы до экрана. Это расстояние будет равно фокусному расстоянию линзы $\text{F}$.

Способ 2: С использованием формулы тонкой линзы.
Этот лабораторный способ требует наличия оптической скамьи, источника света (предмета), линзы и экрана.
Формула тонкой линзы связывает расстояние от предмета до линзы $\text{d}$, расстояние от линзы до действительного изображения $\text{f}$ и фокусное расстояние $\text{F}$:
$ \frac{1}{d} + \frac{1}{f} = \frac{1}{F} $
Порядок действий:
1. Установить на оптической скамье предмет, линзу и экран.
2. Разместить предмет на расстоянии $\text{d}$ от линзы (обязательно большем, чем фокусное расстояние, $d > F$).
3. Перемещая экран, найти положение, в котором на нем образуется четкое перевернутое изображение предмета.
4. Измерить расстояние от линзы до экрана. Это будет расстояние $\text{f}$.
5. Зная $\text{d}$ и $\text{f}$, вычислить фокусное расстояние по формуле: $ F = \frac{d \cdot f}{d + f} $. Для увеличения точности эксперимент повторяют несколько раз при разных значениях $\text{d}$ и находят среднее значение $\text{F}$.

Ответ: Фокусное расстояние собирающей линзы можно измерить, получив на экране четкое изображение очень удаленного объекта (расстояние от линзы до экрана будет равно фокусному расстоянию), либо используя формулу тонкой линзы $ \frac{1}{F} = \frac{1}{d} + \frac{1}{f} $, предварительно измерив расстояние $\text{d}$ от предмета до линзы и расстояние $\text{f}$ от линзы до его четкого изображения на экране.

10. Оптическая сила линзы $\text{D}$ – это величина, обратная ее главному фокусному расстоянию $\text{F}$, выраженному в метрах. Единица измерения оптической силы — диоптрия (дптр).

Формула для оптической силы: $ D = \frac{1}{F} $

Из формулы следует, что знак оптической силы $\text{D}$ совпадает со знаком фокусного расстояния $\text{F}$.

По международному соглашению (правилу знаков), фокусное расстояние считается положительным ($F > 0$) для собирающих линз. Это линзы, которые собирают падающий на них параллельный пучок лучей в одну точку (фокус). К ним относятся, например, двояковыпуклые линзы.

Для рассеивающих линз, которые превращают параллельный пучок лучей в расходящийся, фокусное расстояние считается отрицательным ($F < 0$).

Следовательно, оптическая сила $\text{D}$ будет положительной ($D > 0$) у тех линз, у которых положительно фокусное расстояние, то есть у собирающих линз.

Ответ: Положительную оптическую силу имеют собирающие линзы.