Номер №13, страница 298 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Лабораторные работы - номер №13, страница 298.

Условие.

Лабораторная работа 13

ИЗМЕРЕНИЕ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ И ОПТИЧЕСКОЙ СИЛЫ ЛИНЗЫ

Цель работы: измерить фокусное расстояние и оптическую силу собирающей линзы.

Оборудование: собирающая (двояковыпуклая) линза, экран, линейка.

Указания к выполнению работы

1. Расположив линзу между окном и экраном, получите на экране резкое изображение какого-либо удалённого предмета (здания за окном, дерева или, в крайнем случае, окна кабинета или находящейся как можно дальше от вас осветительной лампы).

2. Измерьте расстояние от линзы до полученного изображения. Это и есть (приблизительно) фокусное расстояние $\text{F}$ линзы. Выразите полученный результат в сантиметрах и метрах.

3. Рассчитайте оптическую силу $\text{D}$ линзы. В каких единицах она измеряется?

4. Составьте таблицу. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

5. Сделайте вывод, ответив на вопросы:

1) Чему равно фокусное расстояние собирающей линзы?

2) Чему равна оптическая сила линзы?

Решение.

Для выполнения данной лабораторной работы необходимо провести измерения и расчеты. Поскольку реальные измерения отсутствуют, мы проведем расчеты на основе гипотетических, но реалистичных данных, которые могли бы быть получены в ходе эксперимента.

Основной принцип, используемый в работе, заключается в том, что лучи от очень удаленного объекта (например, здания за окном) приходят к линзе практически параллельным пучком. Собирающая линза фокусирует параллельный пучок лучей в своей фокальной плоскости. Таким образом, расстояние от линзы до экрана, на котором получено резкое изображение удаленного объекта, будет равно фокусному расстоянию линзы $\text{F}$.

Формула тонкой линзы: $ \frac{1}{d} + \frac{1}{f'} = \frac{1}{F} $, где $\text{d}$ — расстояние до объекта, $f'$ — расстояние до изображения, $\text{F}$ — фокусное расстояние.

Для удаленного объекта $d \rightarrow \infty$, следовательно, $\frac{1}{d} \rightarrow 0$. Формула упрощается до $ \frac{1}{f'} = \frac{1}{F} $, то есть $f' = F$.

Допустим, в ходе эксперимента было измерено расстояние от линзы до экрана.

Дано:

Расстояние от линзы до изображения $f' = 12.5$ см

Перевод в систему СИ:

$f' = 0.125$ м

Найти:

Фокусное расстояние $\text{F}$

Оптическая сила линзы $\text{D}$

Решение:

1. Определение фокусного расстояния (пункт 2 указаний)

Согласно теоретическому обоснованию, приведенному выше, для удаленного объекта расстояние от линзы до полученного на экране резкого изображения равно фокусному расстоянию линзы.

$F \approx f' = 12.5$ см.

Выразим результат в сантиметрах и метрах:

$F = 12.5$ см

$F = 0.125$ м

2. Расчет оптической силы линзы (пункт 3 указаний)

Оптическая сила линзы $\text{D}$ — это величина, обратная ее фокусному расстоянию, выраженному в метрах.

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

Для расчета необходимо использовать значение фокусного расстояния в системе СИ (метрах).

$D = \frac{1}{0.125 \text{ м}} = 8$ дптр

Оптическая сила линзы измеряется в диоптриях (дптр). 1 дптр = $1 \text{ м}^{-1}$.

3. Составление таблицы (пункт 4 указаний)

Измеряемая/вычисляемая величина	Обозначение	Результат	Единицы измерения
Расстояние от линзы до изображения	$f'$	12.5	см
Фокусное расстояние	$\text{F}$	0.125	м
Оптическая сила линзы	$\text{D}$	8	дптр

4. Выводы (пункт 5 указаний)

На основе проведенных измерений и расчетов можно сделать следующие выводы и ответить на поставленные вопросы.

1) Чему равно фокусное расстояние собирающей линзы?

В ходе лабораторной работы было экспериментально определено фокусное расстояние собирающей линзы путем получения на экране резкого изображения удаленного объекта. Измеренное расстояние от линзы до изображения составило 12.5 см, что и является фокусным расстоянием данной линзы.

Ответ: Фокусное расстояние линзы $F = 12.5$ см (или $0.125$ м).

2) Чему равна оптическая сила линзы?

Оптическая сила линзы была вычислена как величина, обратная ее фокусному расстоянию, выраженному в метрах. Расчет по формуле $D = 1/F$ дал следующий результат: $D = 1 / 0.125 = 8$ дптр.

Ответ: Оптическая сила линзы $D = 8$ дптр.