Исследование свойства изображения, полученного с помощью собирающей линзы

Цель работы: с помощью экспериментальной установки исследовать свойства изображения, полученного с помощью собирающей линзы от модели предмета.

Для выполнения работы нам предлагается оборудование из комплекта № 4 в составе: собирающая линза № 2, экран, линейка (или оптическая скамья с миллиметровой шкалой), лампа на подставке, слайд «Модель предмета», источник тока, соединительные провода и ключ

Прежде чем начать выполнять работу давайте с вами вспомним, что линзами называют прозрачные тела, ограниченные криволинейными (чаще всего сферическими) или криволинейной и плоской поверхностями.

Прямая, проходящая через центры сферических поверхностей, называется главной оптической осью линзы.

Если на линзу падает пучок света, лучи которого параллельны главной оптической оси, то после преломления в линзе: они пересекаются (собираются) в одной точке, лежащей на главной оптической оси в собирающей линзе, или пересекаются их продолжения в рассеивающей линзе.

Напомним, что точка, в которой пересекаются преломлённые линзой лучи, падающие параллельно главной оптической оси, или их продолжения, называется главным фокусом линзы. Обозначается он большой латинской буквой «Эф» (F).

А расстояние от оптического центра линзы до её главного фокуса, называется фокусным расстоянием:

[F] = [м].

Теперь давайте вспомним, что в зависимости от расположения друг относительно друга предмета и собирающей линзы, возможны несколько вариантов изображения предмета в линзе.

Так, если предмет находится на расстояние, большее, чем удвоенное фокусное расстояние линзы, то его изображение в линзе является действительным, перевёрнутым и, как можно видеть из построения, уменьшенным.

Если же предмет находится на расстоянии, равному двойному фокусному, то на экране мы м вами увидим действительное, перевёрнутое изображение предмета, размер которого будет равен размеру самого предмета.

Когда предмет располагается между первым и вторым фокусом линзы, то на экране можно увидеть действительное, перевёрнутое, увеличенное изображение предмета.

Если предмет поместить в главном фокусе линзы, то его изображение мы не увидим, так как преломлённые линзой лучи не пересекаются, как и не пересекаются их продолжения.

И, наконец, когда предмет расположен между главным фокусом и линзой, то его изображение будет мнимым, увеличенным, прямым и находиться со стороны изображаемого предмета.

Вспомнив основные моменты из теории, давайте приступим непосредственно к выполнению нашей работы.

Первое, что мы с вами сделаем — это изобразим схему нашей экспериментальной установки. Для этого мы в бланке ответов нарисуем собирающую линзу. Отметим её оптический центр и через него проведём главную оптическую ось линзы. Укажем положение главного фокуса линзы и положение предмета где-то перед фокусом линзы.

Далее, пользуясь правилами построения, мы строим изображение предмета в тонкой линзе.

В том месте, где мы получили изображение, нарисуем экран, на котором это изображение и формируется.

Формул в этой работе никаких нет, поэтому мы сразу же приступаем непосредственно к выполнению работы. Для начала на оптической скамье установим линзу и экран. В 15 см от линзы (как дано в условии задания) мы помещаем источник света (лампочку), закрытую слайдом «Модель предмета». А лампочку, через ключ, мы подключаем к источнику тока.

Замкнём ключ и будем медленно передвигать экран в направлении к линзе до тех пор, пока на экране не увидим чёткое изображение нашего предмета.

Теперь нам надо охарактеризовать полученное изображение. Во-первых, мы видим, что оно оказалось у нас действительным (так как на экране концентрируется энергия света) и перевёрнутым. Более того, если сравнить размеры предмета с размерами его изображения, то последнее оказывается уменьшенным. А мы уже с вами вспоминали, что действительное, перевёрнутое и уменьшенное изображение предмета в собирающей линзе получается только тогда, когда предмет располагается за двойным фокусным расстоянием от центра линзы.

Поэтому в выводе мы напишем: предмет располагается за двойным фокусным расстоянием от центра линзы.