Лаб. 6. Изучение тонкой и собирающей линзы (базовый уровень) / Изучение тонких линз (повышенный уровень)

4. Вычислите средние значения <d> и <f>. Результаты вычислений запишите в таблицу 1

  • <d> = 37 см = 0.37 м
  • <f> = 7 см = 0.07 м

5. Вычислите фокусное расстояние <F> и оптическую силу <D> линзы. Результаты вычислений запишите в таблицу 1.


6. Рассчитайте абсолютные погрешности прямых измерений

  • Δd = 0.0005 м + 0.0005 м = 0,001 м
  • Δf = 0.001 м

7. Вычислите относительную погрешность косвенных измерений фокусного расстояния собирающей линзы


8. Вычислите абсолютную погрешность косвенных измерений фокуного расстояния собирающей линзы

ΔF = ε · <F>  = 0.022 · 0.059 м = 0,0013 м

9. Запишите значения фокусного расстояния собирающей линзы и относительной погрешности его измерения в виде

F = (0.059 ± 0.0013) м; ε = 2,2%

d Δd f Δf F D ε ΔF
1 0,37 0,001 0,07 0,001 0,059 16,95 2,2 0,0013
2 0,37 0,001 0,07 0,001
3 0,37 0,001 0,07 0,001
4 0,37 0,001 0,07 0,001
5 0,37 0,001 0,07 0,001
Ср. 0,37 0,001 0,07 0,001 0,059 16,95 2,2 0,0013

10. Поверните линзу к окну и получите на экране изображение удалённого предметы за окном. Измерьте расстояние от линзы до экрана и сравните его с полученными ранее значениями фокусного расстояния линзы. Сделайте соответствующие выводы.

  • f ≈ F; F = 0.06 м
  • f = 0.07 м
  • Если предмет находится далеко от линзы.

11. Ответы на контрольные вопросы

1. В каком случае линзу можно считать тонкой?

Если она имеет два симметрично расположенных фокуса, через которые проходят параллельные пучки лучей (или их продолжений) после преломления в линзе.

2. Как по внешним признакам отличить собирающую линзу от рассеивающей?

Собирающая линза является выпуклой, а рассеивающая – вогнутой.

 

Выводы: Линза с F > 0 является собирающей, а линза с F < 0 — рассеивающей.

12. Суперзадание

Закройте тёмной бумагой половину линзы и опишите, как при этом изменится изображение предмета на экране?

Размеры и ориентация изображения не изменятся, так как линза до сих пор присутствует, но изменится яркость изображения, так как количество лучей, проходящих через линзу изменится.

13. Часть II. Вычислите среднее значение <f>. Результаты запишите в таблицу 2.

<f> = 17 см = 0,17 м

14. Часть II. Вычислите среднее значение <d>. Результаты запишите в таблицу 2.

<d> = 48 см = 0,48 м

15. Часть II. Вычислите средние значения фокусного расстояния <F> и оптической силы <D> рассеивающей линзы.. Результаты запишите в таблицу 2.

16. Часть II. Рассчитайте абсолютные погрешности прямых измерений. Результаты запишите в таблицу 2.

  • Δd = 0,0005 + 0,0005 = 0,001 м
  • Δf = 0,001 м

17. Часть II. Вычислите относительную погрешностью косвенных измерений фокусного расстояния рассеивающей линзы

ε = 0,001/0,48 + 0,001/0,17 + (0,001 + 0,001)/(0,48 + 0,17) = 0,002 + 0,006 + 0,003 = 0,011 => 1,1%

18. Часть II. Вычислите абсолютную погрешность косвенных измерений фокусного расстояния рассеивающей линзы

ΔF = 0,001 м

19. Часть II. Запишите значения фокусного расстояния рассеивающей линзы и относительной погрешности его измерения в виде:

F = (0.120 ± 0.001) м; ε = 1,1%

d Δd f Δf F D ε ΔF
1 0,48 0,001 0,17 0,001 0,12 8,33 1,1 0,001
2 0,48 0,001 0,17 0,001
3 0,48 0,001 0,17 0,001
4 0,48 0,001 0,17 0,001
5 0,48 0,001 0,17 0,001
Ср. 0,48 0,001 0,17 0,001 0,12 8,33 1,1 0,001

20. Контрольные вопросы

1. Может ли двояковыпуклая линза быть рассеивающей?

Может, если показатель преломления материала линзы меньше, чем у окружающей среды.

2. Очки имеют оптическую силу D = -1.5 дптр. Какие линзы в этих очках? Какой дефект зрения они исправляют?

Линза рассеивающая, так как оптическая сила отрицательна. Они исправ-ляют близорукость.

21. Суперзадание

Чему будет равна оптическая сила D двух тонких линз, оптические силы которых D1 и D2, если их сложить вместе? Ответ обоснуйте.

Если источник света поместить в главном фокусе первой линзы, то парал-лельный пучок света, выходящий из первой линзы, соберётся в главном фокусе второй линзы: