Номер 1, страница 260 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Предложите несколько методов для различения собирающей линзы от рассеивающей. Проверьте предложенные методы на опытах. Какие методы наиболее просты и эффективны?

Предложите несколько методов для различения собирающей линзы от рассеивающей.

Существует несколько простых и надежных методов, основанных на фундаментальных оптических свойствах линз.

Метод 1: Тактильный (ощупывание)

Собирающие линзы, как правило, являются выпуклыми. Это означает, что они толще в центре и тоньше по краям. Рассеивающие линзы, наоборот, вогнутые — они тоньше в центре и толще по краям. Достаточно аккуратно пощупать линзу, чтобы определить ее форму.

Метод 2: Наблюдение за изображением близкого объекта (метод лупы)

Если посмотреть через линзу на близко расположенный объект (например, на текст в книге), то:

• Собирающая линза, расположенная на расстоянии меньше ее фокусного, будет работать как лупа, давая прямое, увеличенное, мнимое изображение. Текст будет казаться крупнее.
• Рассеивающая линза при любом положении даст прямое, уменьшенное, мнимое изображение. Текст будет казаться мельче.

Метод 3: Получение изображения удаленного объекта

Если направить линзу на удаленный источник света (например, окно в комнате или солнце — с осторожностью!) и попытаться спроецировать его изображение на экран (лист бумаги, стену):

• Собирающая линза соберет лучи в одной точке и создаст на экране четкое, действительное, перевернутое изображение удаленного объекта. У нее положительное фокусное расстояние ($F > 0$).
• Рассеивающая линза не сможет собрать лучи в точку на экране. Вместо четкого изображения будет лишь расплывчатое световое пятно. Она формирует мнимый фокус ($F < 0$).

Метод 4: Наблюдение за смещением изображения

Если смотреть на объект через линзу и перемещать ее в сторону (например, вправо), то:

• В случае рассеивающей линзы мнимое изображение будет смещаться в ту же сторону, что и линза.
• В случае собирающей линзы результат зависит от расстояния. Если линза дает мнимое увеличенное изображение (как лупа), оно тоже сместится в ту же сторону. Если же линза формирует действительное перевернутое изображение, то оно будет смещаться в сторону, противоположную движению линзы. Возможность получить изображение, движущееся в противоположную сторону, — уникальный признак собирающей линзы.

Ответ: Предложены четыре метода различения линз: тактильный (по толщине), наблюдение близкого объекта (эффект лупы), получение изображения удаленного объекта на экране и наблюдение за смещением изображения при движении линзы.

Проверьте предложенные методы на опытах.

Для проверки методов потребуются: одна собирающая линза, одна рассеивающая линза, лист бумаги с текстом и лист белой бумаги в качестве экрана.

Опыт 1: Тактильный метод

Берем поочередно обе линзы в руки. На ощупь определяем, что одна из них заметно толще в центре, чем по краям. Это собирающая линза. Другая, наоборот, в центре имеет впадину и утолщается к краям. Это рассеивающая линза. Метод подтверждается.

Опыт 2: Метод лупы

Кладем первую (собирающую) линзу на лист с текстом. Приподнимая ее, мы видим, что буквы увеличиваются. Теперь берем вторую (рассеивающую) линзу. При любом ее положении над текстом буквы выглядят уменьшенными. Метод работает безотказно.

Опыт 3: Изображение на экране

Встаем в комнате и направляем линзы поочередно на светлое окно. За линзой располагаем лист белой бумаги (экран). С собирающей линзой, двигая экран вперед-назад, мы легко находим положение, в котором на листе появляется четкое, но перевернутое изображение оконной рамы. С рассеивающей линзой получить такое изображение не удается, на экране видно лишь размытое световое пятно. Метод подтверждается.

Опыт 4: Смещение изображения

Смотрим через рассеивающую линзу на ручку на столе. Двигаем линзу вправо — изображение ручки также двигается вправо. Теперь смотрим на ту же ручку через собирающую линзу с большого расстояния (так, чтобы видеть перевернутое изображение). Двигаем линзу вправо — изображение ручки двигается влево. Метод подтверждается, но требует правильной постановки опыта для собирающей линзы.

Ответ: Все четыре предложенных метода были проверены на опытах и показали свою работоспособность. Каждый из них позволяет достоверно отличить собирающую линзу от рассеивающей.

Какие методы наиболее просты и эффективны?

Анализируя простоту и надежность каждого метода, можно сделать следующие выводы:

• Наиболее простые: Тактильный метод (№1) и метод лупы (№2). Они не требуют никакого дополнительного оборудования, кроме самих линз и любого объекта для наблюдения (или даже просто рук). Они интуитивно понятны и выполняются за несколько секунд.
• Наиболее эффективные (надежные): Метод лупы (№2) и метод получения изображения на экране (№3).
  • Метод лупы чрезвычайно надежен, так как эффект увеличения присущ только собирающей линзе, а эффект уменьшения — только рассеивающей. Ошибиться практически невозможно.
  • Метод получения изображения на экране также очень надежен, поскольку он напрямую демонстрирует главное свойство собирающей линзы — способность создавать действительное изображение. Отсутствие такого изображения однозначно указывает на рассеивающую линзу. Этот метод является классическим при изучении оптики.

Тактильный метод может быть неэффективен для очень слабых линз, кривизна которых едва ощутима. Метод со смещением изображения (№4) может запутать начинающего, так как для собирающей линзы направление движения изображения зависит от типа получаемого изображения (действительное или мнимое).

Ответ: Наиболее простыми и одновременно высокоэффективными методами являются метод наблюдения за изображением близкого объекта (метод лупы) и тактильный метод. Для наиболее строгого физического доказательства лучше всего подходит метод получения изображения удаленного объекта на экране.