Задание №17 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Данная задача является экспериментальной. Для её выполнения необходимо собрать установку, состоящую из источника света (осветителя с прорезью в виде буквы «F» или другого объекта), собирающей линзы и экрана, расположенных на оптической скамье (направляющей).

1) Рисунок экспериментальной установки
На рисунке следует схематично изобразить главную оптическую ось, собирающую линзу, предмет (стрелку), находящийся за фокусом, и ход как минимум двух лучей для построения изображения:
— луч, идущий параллельно главной оптической оси, после преломления проходит через фокус $F$;
— луч, проходящий через оптический центр линзы $O$, не преломляется.
Точка пересечения этих лучей даст положение изображения предмета на экране.

2) Результаты измерений
По условию расстояние от предмета до линзы $d = 18 \text{ см}$. С учётом погрешности $\pm 2 \text{ мм}$ (что равно $\pm 0,2 \text{ см}$):
$d = (18,0 \pm 0,2) \text{ см}$
Расстояние от линзы до изображения $f$ измеряется экспериментально путём перемещения экрана до получения чёткого изображения. Для стандартной лабораторной линзы №1 (с фокусным расстоянием $F \approx 10 \text{ см}$) при $d = 18 \text{ см}$ изображение получится на расстоянии примерно $22,5 \text{ см}$.
Запишем результат (значение $f$ может варьироваться в зависимости от конкретного экземпляра линзы в наборе):
$f = (22,5 \pm 0,2) \text{ см}$

3) Вывод о свойствах изображения
На основании проведённого опыта и хода лучей можно сделать вывод о характере полученного изображения. Так как предмет находится между фокусом и двойным фокусом линзы ($F < d < 2F$), изображение получается:
— действительное (так как оно получено на экране на пересечении самих лучей, а не их продолжений);
— перевёрнутое (относительно предмета);
— увеличенное (так как расстояние $f > d$).

Ответ: 1) рисунок хода лучей; 2) $d = (18,0 \pm 0,2) \text{ см}$, $f = (22,5 \pm 0,2) \text{ см}$; 3) изображение действительное, перевёрнутое, увеличенное.

Источник: ФИПИ