Номер 8, страница 357 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Лабораторные работы - номер 8, страница 357.

Условие.

Лабораторная работа № 8

Получение изображения с помощью собирающей линзы

Цель работы: а) получить действительное изображение нити накаливания лампы с помощью линзы; б) рассчитать фокусное расстояние линзы.

Оборудование: собирающая линза с фокусным расстоянием 5–10 см в оправе, штатив с лапкой, рулетка с миллиметровыми делениями, экран, лампа накаливания на подставке, набор проводов, источник питания.

Дополнительные сведения

Повторите материал, изложенный в § 46–48.

Порядок выполнения

1. Измерьте фокусное расстояние $\text{F}$ линзы, получив с её помощью изображение удалённого предмета (см. лабораторную работу № 7). Запишите полученное значение в тетрадь.

2. Установите лампу с подставкой на стол.

3. Закрепите в штативе собирающую линзу так, чтобы её главная оптическая ось была горизонтальна и проходила примерно через середину нити накаливания лампы. При этом центр линзы должен находиться на расстоянии $a > 2F$ от нити накаливания. Измерьте расстояние $\text{a}$.

4. Подключите лампу к источнику питания. Включите источник питания.

5. Расположите экран перпендикулярно главной оптической оси линзы. Перемещая экран перпендикулярно главной оптической оси линзы, получите на нём чёткое изображение нити накаливания лампы. Измерьте расстояние $\text{b}$ от центра линзы до экрана.

6. Рассчитайте по измеренным значениям $\text{a}$ и $\text{b}$ фокусное расстояние $\text{F}$ линзы. Запишите значения $\text{a}$, $\text{b}$ и $\text{F}$ в соответствующие клетки первой строки табл. 17.

7. Сравните размеры нити накаливания и её изображения на экране. Ответьте на вопрос: изображение нити является увеличенным или уменьшенным? Ответ запишите в последнюю клетку первой строки.

8. Переместите лампу вдоль главной оптической оси линзы так, чтобы расстояние $\text{a}$ от её нити накаливания до центра линзы удовлетворяло неравенству: $F < a < 2F$. Измерьте расстояние $\text{a}$.

9. Повторите действия из п. 5–7, заполнив соответствующие клетки второй строки таблицы.

Таблица 17

Номер опыта

$\text{a}$, см

$\text{b}$, см

$\text{F}$, см

Характер изображения

1

2

10. Сравните значения $\text{F}$ из таблицы между собой и с ранее полученным в п. 1. Сформулируйте и запишите вывод.

11*. Определите абсолютную погрешность $\Delta F$ измерения фокусного расстояния линзы в каждом из опытов. Полученные результаты округлите до одной значащей цифры, а значение $\text{F}$ до того же разряда, до которого вы округлили значение $\Delta F$. Результаты измерений запишите в виде интервала $F \pm \Delta F$.

Вопросы

1. Какую линзу называют собирающей?

2. Что называют главной оптической осью, фокусным расстоянием и оптической силой линзы?

3. Когда изображение предмета, получаемое с помощью собирающей линзы, будет: а) увеличенным; б) уменьшенным; в) действительными; г) мнимым?

Решение.

1. Собирающей линзой называют линзу, которая преобразует параллельный пучок световых лучей в сходящийся. Такие линзы обычно толще в середине, чем по краям. Проходя через такую линзу, параллельные лучи света собираются (фокусируются) в одной точке, называемой фокусом.

Ответ: Собирающая линза — это линза, которая собирает проходящие через неё параллельные лучи света в одной точке (фокусе).

2.

• Главная оптическая ось — это прямая линия, проходящая через центры кривизны сферических поверхностей, ограничивающих линзу.
• Фокусное расстояние ($\text{F}$) — это расстояние от оптического центра линзы до её главного фокуса. Главный фокус — это точка на главной оптической оси, в которой собираются лучи, падающие на линзу параллельно этой оси, после преломления в линзе.
• Оптическая сила ($\text{D}$) — это физическая величина, характеризующая преломляющую способность линзы. Она обратно пропорциональна фокусному расстоянию линзы. Оптическая сила измеряется в диоптриях (дптр) и вычисляется по формуле: $D = \frac{1}{F}$, где фокусное расстояние $\text{F}$ должно быть выражено в метрах.

Ответ: Главная оптическая ось — прямая, проходящая через центры кривизны поверхностей линзы. Фокусное расстояние — расстояние от центра линзы до точки, где собираются параллельные лучи. Оптическая сила — величина, обратная фокусному расстоянию ($D = 1/F$).

3. Пусть $\text{d}$ — расстояние от предмета до линзы, а $\text{F}$ — её фокусное расстояние.

а) увеличенным изображение будет в двух случаях:

• Когда предмет находится между фокусом и двойным фокусом ($F < d < 2F$). Изображение будет действительным, перевёрнутым и увеличенным.
• Когда предмет находится между линзой и фокусом ($d < F$). Изображение будет мнимым, прямым и увеличенным.

б) уменьшенным изображение будет, когда предмет находится за двойным фокусным расстоянием от линзы ($d > 2F$). Изображение будет действительным, перевёрнутым и уменьшенным.

в) действительным изображение будет, когда предмет находится на расстоянии от линзы, большем фокусного ($d > F$). Действительные изображения всегда перевёрнутые и получаются на пересечении самих преломлённых лучей.

г) мнимым изображение будет, когда предмет находится между линзой и её фокусом ($d < F$). Мнимые изображения всегда прямые и получаются на пересечении продолжений преломлённых лучей.

Ответ: Изображение будет:
а) увеличенным, если $F < d < 2F$ или $d < F$;
б) уменьшенным, если $d > 2F$;
в) действительным, если $d > F$;
г) мнимым, если $d < F$.