Задание №17 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

#59155Задание №17ФИПИ

ЛинзыПрактические 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 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 экзамене используются реальные приборы. Ниже представлено описание хода работы и теоретическое обоснование результатов.

1) Рисунок экспериментальной установки
На оптической скамье (направляющей) последовательно устанавливаются: осветитель (предмет), собирающая линза и экран. Для построения изображения предмета (стрелки $AB$ ) в собирающей линзе воспользуемся двумя «удобными» лучами:
— луч, идущий параллельно главной оптической оси, после преломления проходит через фокус $F$ ;
— луч, проходящий через оптический центр линзы $O$ , не преломляется.
На пересечении этих лучей за линзой образуется изображение $A'B'$ .

2) Результаты измерений
По условию расстояние от предмета до линзы $d = 15 \text{ см}$ . С учётом погрешности $\pm 2 \text{ мм}$ (что равно $\pm 0,2 \text{ см}$ ):
$d = (15,0 \pm 0,2) \text{ см}$ .
Расстояние от линзы до изображения $f$ измеряется экспериментально путём перемещения экрана до получения чёткого изображения. Для стандартной лабораторной линзы №2 (с фокусным расстоянием $F = 10 \text{ см}$ ) при $d = 15 \text{ см}$ (что соответствует положению предмета между $F$ и $2F$ ) изображение получится на расстоянии $f = 30 \text{ см}$ .
Запишем результат с учётом погрешности:
$f = (30,0 \pm 0,2) \text{ см}$ .

3) Вывод о свойствах изображения
На основании проведённого опыта и хода лучей можно сформулировать свойства полученного изображения:
— Действительное (так как оно получено на экране на пересечении самих лучей, а не их продолжений);
— Перевёрнутое (относительно предмета);
— Увеличенное (так как $f > d$ , или так как предмет находится между фокусом и двойным фокусом линзы).

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