Определение фокусного расстояния и оптической силы собирающей линзы

Итак, одиннадцатиклассники, давайте попробуем выполнить простую лабораторную работу. Такую же мы делали в 8-м классе. Будь мы в школе, мы сделали бы эту работу чуть сложнее и веселее, но … Увы, увы!

Лабораторная работа называется "Определение фокусного расстояния и оптической силы собирающей линзы". Для ее выполнения нам в первую очередь потребуется собирающая линза. Вы можете взять любую линзу: детскую пластмассовую, очки для дальнозорких с положительными диоптриями, объектив фотоаппарата, лупу, линзу для чтения со смартфона и т.д., и т.п. Конечно, если у вас совсем нет никаких линз, пишите мне, я уже знаю, что мы придумаем. J

Только большая просьба! Пишите СЮДА:

· 11А - https://vk.com/club193566746

· 11 Б - https://vk.com/club193566763

в сообщества с именами ваших классов. Разбираться с сообщениями от учеников 15 классов в одной куче… Бр-р-р… Так что, пишите по указанному адресу.

Итак, если вы нашли линзу, то следующий ваш ход, выбрать место проведения эксперимента. Это должна быть комната с окном. Причем, чем окно дальше от противоположной стены, тем лучше. Проще всего использовать в качестве экрана именно стену (ее не нужно дополнительно держать J ), но, если это по каким-либо причинам невозможно, подойдет любая ровная белая поверхность. Тетрадный лист, лист А4 и т.д. И, наконец, последний необходимый нам инструмент – линейка.

Теперь непосредственно сам эксперимент. Напротив окна, как можно дальше от него, располагаете экран. Перед экраном помещаете линзу и двигаете ее до тех пор, пока на экране не получится четкое изображение окна. Естественно, качество и четкость изображения зависит от качества линзы, но вы постарайтесь увидеть. Когда изображение получено, берете линейку и измеряете расстояние от линзы до изображения (экрана). Учтите, что зачастую линейки начинаются не с нуля.

Что нам дает подобный опыт? Если вы прочитали (выучили) параграфы, то знаете, что фокусное расстояние можно определить, зная еще два расстояния: расстояние от предмета до линзы и расстояние от линзы до изображения. И тут есть один нюанс – чем дальше мы отодвигаем предмет от линзы, тем больше лучи от предмета становятся близки к линиям, параллельным главной оптической оси. В идеале, что лучи были реально параллельны главной оптической оси, предмет должен быть расположен на бесконечности. Но, как вы понимаете, мы в очередной раз позволим себе упрощение и приближение. Согласитесь, если расстояние от предмета до линзы 3 м или 300 см, а расстояние от линзы до изображения 10 см, то слагаемым вполне можно пренебречь на фоне слагаемого . Собственно, с математической точки зрения все объяснено в "теле" лабораторной работы на второй странице. Здесь же мы с вами договариваемся, что лучи от далеко расположенного окна практически параллельны главной оптической оси линзы, а значит, по определению, после линзы они пересекаются в фокусе (в нашем случае – близко от него). И с определенной степенью приближения мы можем считать измеренное вами расстояние от линзы до изображения, равным фокусному расстоянию. Вот и все!

И очень важный момент! Вы присылаете мне только второй лист! И присмотритесь внимательно к последней позиции в работе. Да, вы фотографируете использованную линзу и вставляете ее фотографию в отчет. Ну, и нужно ли говорить, что я не поверю в …цать одинаковых линз у разных учеников? Не нашли линзу – пишите мне, я скажу что делать.

Лабораторная работа

"Определение фокусного расстояния и оптической силы собирающей линзы"

Цель: научиться получать четкое изображение, даваемое собирающей линзой, определять фокусное расстояние и оптическую силу линзы.

Оборудование: собирающая линза, экран, линейка.

Ход работы.

1) Фокусное расстояние собирающей линзы можно найти по формуле тонкой линзы:

. Где F – фокусное расстояние, d – расстояние от предмета до линзы, f – расстояние от линзы до изображения (см. рисунок). При этом, если d

f (во много раз больше), то дробью

можно пренебречь как малым числом. В таком случае

, а фокусное расстояние приближенно равно расстоянию от линзы до изображения

2) Оптическая сила линзы определяется по формуле и измеряется в диоптриях (дптр). Для получения правильного результата фокусное расстояние F должно измеряться в метрах (м).

Расстояние от линзы до изображения (см)
Фокусное расстояние (м)
Оптическая сила (дптр)

Вывод: