Задание №17 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

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.