Экспериментальное задание 33.2, страница 149 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

Экспериментальное задание 33.2

Работаем самостоятельно

Оборудование: собирающая линза ЛС-2, рассеивающая линза РС, экран.

Рассеивающая линза не даёт действительного изображения предмета. Для выполнения задания можно использовать тот факт, что оптическая сила двух соединённых линз равна сумме оптических сил линз. При сложении рассеивающей линзы с собирающей линзой, оптическая сила которой по модулю больше оптической силы рассеивающей линзы, можно получить систему с положительной оптической силой и измерить фокусное расстояние этой системы таким же методом, какой был использован в экспериментальном задании 33.1.

1. Соедините вместе собирающую линзу ЛС-2 и рассеивающую линзу РС. Получите чёткое изображение окна на экране и измерьте фокусное расстояние системы, состоящей из двух линз (рис. 33.10).

2. Вычислите оптическую силу $D_c$ системы.

3. Вычислите разность между оптической силой $\text{D}$ системы, состоящей из двух линз, и оптической силой собирающей линзы. Эта разность равна оптической силе $D_p$ рассеивающей линзы:

$D_p = D - D_c$

4. По найденной оптической силе $D_p$ рассеивающей линзы вычислите её фокусное расстояние. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

Таблица 33.2

Линзы F, м D, дптр

ЛС-2

РС + ЛС-2

РС

Рис. 33.10

Поскольку данное задание является экспериментальным и не содержит конкретных числовых данных, для его решения мы примем реалистичные значения, которые могли бы быть получены в ходе лабораторной работы.

Дано:

Фокусное расстояние собирающей линзы ЛС-2 (определено ранее): $F_c = 10 \text{ см}$

Фокусное расстояние системы линз (РС + ЛС-2), измеренное в ходе эксперимента: $F = 15 \text{ см}$

Перевод в систему СИ:

$F_c = 0.1 \text{ м}$

$F = 0.15 \text{ м}$

Найти:

Оптическую силу $D_p$ и фокусное расстояние $F_p$ рассеивающей линзы РС.

Решение:

Следуем порядку выполнения задания, представленному в условии.

1. Соедините вместе собирающую линзу ЛС-2 и рассеивающую линзу РС. Получите чёткое изображение окна на экране и измерьте фокусное расстояние системы, состоящей из двух линз (рис. 33.10).

Этот шаг является экспериментальным. В нашем решении мы используем принятое значение для фокусного расстояния системы: $F = 0.15 \text{ м}$.

2. Вычислите оптическую силу D системы.

Оптическая сила $\text{D}$ системы линз связана с её фокусным расстоянием $\text{F}$ по формуле:

$D = \frac{1}{F}$

Подставляем наше значение:

$D = \frac{1}{0.15 \text{ м}} \approx 6.67 \text{ дптр}$

3. Вычислите разность между оптической силой D системы, состоящей из двух линз, и оптической силой собирающей линзы. Эта разность равна оптической силе D_p рассеивающей линзы: $D_p = D - D_c$.

Сначала необходимо найти оптическую силу $D_c$ собирающей линзы ЛС-2. Используя её известное фокусное расстояние $F_c = 0.1 \text{ м}$:

$D_c = \frac{1}{F_c} = \frac{1}{0.1 \text{ м}} = 10 \text{ дптр}$

Теперь мы можем вычислить оптическую силу рассеивающей линзы $D_p$:

$D_p = D - D_c = 6.67 \text{ дптр} - 10 \text{ дптр} = -3.33 \text{ дптр}$

4. По найденной оптической силе D_p рассеивающей линзы вычислите её фокусное расстояние. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

Фокусное расстояние $F_p$ рассеивающей линзы связано с её оптической силой $D_p$ следующим образом:

$F_p = \frac{1}{D_p}$

Подставляем вычисленное значение $D_p$:

$F_p = \frac{1}{-3.33 \text{ дптр}} \approx -0.3 \text{ м}$

Фокусное расстояние в сантиметрах: $F_p = -0.3 \text{ м} \cdot 100 = -30 \text{ см}$. Отрицательный знак подтверждает, что линза является рассеивающей.

Заполним итоговую таблицу на основе наших вычислений:

Таблица 33.2

ЛС-2: F = 0.1 м, D = 10 дптр

РС + ЛС-2: F = 0.15 м, D ≈ 6.67 дптр

РС: F ≈ -0.3 м, D ≈ -3.33 дптр

Ответ: На основании проведенных вычислений, оптическая сила рассеивающей линзы РС составляет $D_p \approx -3.33 \text{ дптр}$, а её фокусное расстояние $F_p \approx -0.3 \text{ м}$ (или $-30 \text{ см}$).