Задание №17 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

#59072Задание №17ФИПИ

Практические работы

Используя собирающую линзу 2, экран, линейку, соберите экспериментальную установку для определения оптической силы линзы. В качестве источника света используйте свет от удалённого окна. Абсолютная погрешность измерения расстояния равна ±2 мм.

В бланке ответов $№$ 2:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки, указав ход лучей в линзе;

2) запишите формулу для расчёта оптической силы линзы;

3) укажите результат измерения фокусного расстояния линзы с учётом абсолютной погрешности измерения;

4) запишите значение оптической силы линзы.

Ваше решениедо 3 баллов

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение.

Для определения оптической силы собирающей линзы воспользуемся свойством линзы собирать параллельные лучи от удалённого источника в своём главном фокусе. Поскольку окно находится достаточно далеко, лучи света от него можно считать параллельными главной оптической оси линзы.

1) Рисунок экспериментальной установки
На рисунке следует изобразить собирающую линзу, её главную оптическую ось и падающие на линзу параллельные лучи. После преломления в линзе лучи пересекаются в одной точке на экране — в фокусе линзы. Расстояние от центра линзы до экрана в этот момент равно фокусному расстоянию $F$ .
(При выполнении на бланке: нарисуйте вертикальную стрелку с концами наружу — символ собирающей линзы; проведите горизонтальную линию — оптическую ось; нарисуйте два-три луча, идущих параллельно оси слева, которые после линзы сходятся в точке $F$ справа на экране).

2) Формула для расчёта
Оптическая сила линзы $D$ — это величина, обратная её фокусному расстоянию $F$ :
$D = \frac{1}{F}$

3) Результат измерения фокусного расстояния
При выполнении лабораторной работы необходимо перемещать линзу относительно экрана до получения чёткого изображения окна. Измерив расстояние от линзы до экрана линейкой, запишем результат с учётом погрешности $\Delta F = 2 \text{ мм} = 0,002 \text{ м}$ .
(Внимание: значения ниже приведены как пример для стандартной лабораторной линзы №2 из наборов ОГЭ, обычно её фокусное расстояние составляет около 10 см):
$F = (100 \pm 2) \text{ мм}$ или $F = (0,100 \pm 0,002) \text{ м}$ .

4) Значение оптической силы линзы
Подставим измеренное среднее значение $F$ в формулу (переведя его в метры):
$D = \frac{1}{0,1 \text{ м}} = 10 \text{ дптр}$ .
(Примечание: при расчёте $D$ погрешность указывать не требуется, если этого нет в условии, но важно использовать значение $F$ именно в метрах).

Ответ: 1) рисунок хода лучей; 2) $D = \frac{1}{F}$ ; 3) $F = (100 \pm 2) \text{ мм}$ ; 4) $D = 10 \text{ дптр}$ .

Источник: ФИПИ