Задание №17 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

#59141Задание №17ФИПИ

Практические работы

Используя источник тока, осветитель 1, соединительные провода, направляющую, линзу1 и экран, соберите оптическую установку для изучения свойств изображения, полученного с помощью собирающей
линзы 1. Получите изображение предмета, расположенного на расстоянии
15 см от линзы. Абсолютная погрешность измерения расстояния равна ±2 мм.

В бланке ответов № 2:

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

2) укажите результаты измерения расстояния от предмета до линзы
и расстояния от линзы до изображения с учётом абсолютной погрешности измерения;

3) сформулируйте вывод о свойствах изображения (мнимое или действительное, уменьшенное или увеличенное, прямое или перевёрнутое).

Ваше решениедо 3 баллов

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение.

Данная задача является экспериментальной. При её выполнении на реальном оборудовании необходимо собрать оптическую скамью, установить на ней осветитель (предмет), линзу и экран. Перемещая экран, нужно добиться получения максимально чёткого изображения светящейся буквы (или прорези) осветителя.

1) Рисунок экспериментальной установки
На рисунке следует изобразить главную оптическую ось, собирающую линзу, предмет в виде стрелки $AB$ , находящийся за фокусом, и ход двух лучей для построения изображения:
— луч, идущий параллельно главной оптической оси, после преломления проходит через задний фокус $F$ ;
— луч, идущий через оптический центр линзы $O$ , проходит не преломляясь.
На пересечении этих лучей образуется точка $A'$ , являющаяся изображением точки $A$ . Изображение $A'B'$ будет действительным, перевёрнутым и увеличенным (так как для линзы №1 с фокусным расстоянием $F \approx 10 \text{ см}$ , расстояние $d = 15 \text{ см}$ попадает в промежуток между $F$ и $2F$ ).

2) Результаты измерений
Согласно условию, расстояние от предмета до линзы $d = 15 \text{ см}$ . С учётом погрешности $\pm 2 \text{ мм}$ (что равно $\pm 0,2 \text{ см}$ ):
$d = (15,0 \pm 0,2) \text{ см}$
При выполнении лабораторной работы с линзой №1 (фокусное расстояние которой обычно составляет $10 \text{ см}$ ), чёткое изображение на экране получается на расстоянии $f \approx 30 \text{ см}$ . Запишем результат измерения с учётом погрешности:
$f = (30,0 \pm 0,2) \text{ см}$

3) Вывод о свойствах изображения
На основании проведённого опыта и полученного на экране изображения формулируем свойства:
Так как изображение получено на экране, оно является действительным.
По виду на экране изображение является перевёрнутым.
Так как расстояние от линзы до изображения $f$ больше расстояния от предмета до линзы $d$ ( $30 \text{ см} > 15 \text{ см}$ ), изображение является увеличенным.

Ответ: 1) Рисунок хода лучей; 2) $d = (15,0 \pm 0,2) \text{ см}$ , $f = (30,0 \pm 0,2) \text{ см}$ ; 3) Изображение действительное, перевёрнутое, увеличенное.

Источник: ФИПИ