Задание №17 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

#59144Задание №17ФИПИ

Практические работы

Используя источник тока, осветитель 1, соединительные провода, направляющую, линзу2 и экран, соберите оптическую установку для изучения свойств изображения, полученного с помощью собирающей линзы 2. Получите изображение предмета, расположенного на расстоянии 7,5 см от линзы. Абсолютная погрешность измерения расстояния равна ±2 мм.

В бланке ответов:

1)сделайте схематический рисунок экспериментальной установки для наблюдения изображения лампы, полученного с помощью собирающей линзы;

2)передвигая экран, получите чёткое изображение лампы и запишите результаты измерения расстояний от лампы до линзы и от линзы до экрана 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 значения могут незначительно варьироваться в зависимости от фокусного расстояния конкретной линзы, предоставленной в комплекте. Ниже приведено описание хода работы и типовые результаты измерений.

1) Схематический рисунок установки
На оптической скамье (направляющей) последовательно устанавливаются: источник света (осветитель с прорезанной буквой-трафаретом или лампочка), собирающая линза и экран. Свет от источника проходит через линзу и формирует изображение на экране.
Схема: [Источник света] ---- $d$ ---- [Линза] ---- $f$ ---- [Экран], где $d$ — расстояние от предмета до линзы, $f$ — расстояние от линзы до экрана.

2) Результаты измерений
По условию задачи расстояние от предмета (лампы) до линзы должно составлять $7,5 \text{ см}$ . С учётом погрешности $\pm 2 \text{ мм}$ (что равно $\pm 0,2 \text{ см}$ ), запишем результат измерения:
Расстояние от лампы до линзы: $d = (7,5 \pm 0,2) \text{ см}$ .
Передвигая экран вдоль направляющей, находим положение, при котором изображение буквы-трафарета (или нити накала лампы) становится максимально чётким. Для стандартной лабораторной линзы №2 (с фокусным расстоянием $F = 5 \text{ см}$ ) при $d = 7,5 \text{ см}$ изображение будет получено на расстоянии $f = 15 \text{ см}$ .
Расстояние от линзы до экрана: $f = (15,0 \pm 0,2) \text{ см}$ .

3) Вывод о свойствах изображения
Для анализа свойств изображения воспользуемся формулой тонкой линзы и правилами построения лучей:
— Так как изображение удалось получить на экране, оно является действительным.
— Так как расстояние до предмета $d = 7,5 \text{ см}$ находится в интервале между фокусом и двойным фокусом ( $F < d < 2F$ , где $F = 5 \text{ см}$ ), изображение должно получиться за двойным фокусом ( $f > 2F$ ), быть перевёрнутым и увеличенным.
— Проверка увеличения: $k = \frac{f}{d} = \frac{15}{7,5} = 2$ . Коэффициент увеличения больше 1, значит, изображение увеличенное.

Вывод: полученное изображение является действительным, увеличенным и перевёрнутым.

Ответ: 1) рисунок установки; 2) $d = (7,5 \pm 0,2) \text{ см}$ , $f = (15,0 \pm 0,2) \text{ см}$ ; 3) изображение действительное, увеличенное, перевёрнутое.