Bezpośredni obraz soczewki skupiającej. Badanie właściwości obrazów uzyskanych za pomocą soczewki skupiającej

Sprzęt do pracy laboratoryjnej

Linijka 1-metrowa

2 - obiektyw na stojaku

3 - biały matowy ekran

4 - źródło światła

Celem pracy jest wyznaczenie ogniskowej soczewki i skonstruowanie obrazów źródła światła uzyskanych za jej pomocą.

Aby uzyskać ogniskową, należy umieścić źródło światła jak najdalej od obiektywu, a ekran ustawić tak, aby wygodnie było liczyć odległości (rys. 1).

Ryż. 1. Rozmieszczenie sprzętu do doświadczenia 1

Będziemy przesuwać ekran, aż do uzyskania wyraźnego i wyraźnego obrazu.

Trzeba włączyć światło, wziąć ekran i przybliżyć go do obiektywu. Powinniśmy otrzymać świecący, bardzo jasny punkt. Jest to obraz uzyskany w ognisku obiektywu. Odległość obiektywu od ekranu to ogniskowa tego obiektywu. Odpowiada to w przybliżeniu 15 centymetrom.

Drugie doświadczenie. Przechwytywanie obrazu, gdy źródło światła znajduje się pomiędzy ostrością a podwójną ostrością.

Źródło światła umieścimy pomiędzy ogniskiem a podwójnym ogniskiem obiektywu. Ustawiając źródło światła w ten sposób, uzyskamy na ekranie powiększony, odwrócony obraz źródła światła (rys. 2).

Ryż. 2. Źródło światła i jego obrazy, doświadczenie 2

Trzecie doświadczenie. Uzyskanie obrazu, gdy źródło światła znajduje się za podwójnym ogniskiem (ryc. 3).

Ryż. 3. Źródło światła i jego obraz, doświadczenie 3

Źródło światła umieścimy za podwójnym ogniskiem. Zbliżając ekran do obiektywu, uzyskujemy wyraźny obraz źródła światła. Ten obraz jest pomniejszony i odwrócony do góry nogami.

Wyniki pracy podsumowujemy w tabeli 1.

Tabela 1. Wyniki badań laboratoryjnych

F (m) - ogniskowa mierzona w metrach.

d (m) - odległość przedmiotu od soczewki, mierzona w metrach.

Podsumowując prace laboratoryjne, należy zwrócić uwagę, jak zmienia się obraz w zależności od tego, gdzie znajduje się źródło światła.

Wniosek

Zdobyłeś praktyczne umiejętności wyznaczania ogniskowej obiektywu, a także konstruowania obrazów uzyskanych za pomocą obiektywu.

Bibliografia

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. /wyd. Orlova V.A., Roizena I.I. Fizyka 8. - M.: Mnemosyne.
2. Peryszkin A.V. Fizyka 8. - M.: Drop, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizyka 8. - M.: Oświecenie.

1. Tepka.ru ().
2. Tak-to-ent.net ().
3. Fizika.in ().

Praca domowa

Zadanie 1. Skonstruuj obraz obiektu znajdującego się z soczewki skupiającej w odległości i .

Zadanie 2. W jakiej odległości od soczewki zbierającej należy umieścić przedmiot, aby uzyskać obraz:

a) zmniejszone

b) równy podmiotowi

c) powiększone (proste i odwrócone).

Zadanie 3. Czy soczewka dwuwypukła może dać rzeczywisty obraz przedmiotu?

1. Na zdjęciu soczewki szklane. Które zbierają?

A. a, b. B. a, b, c. V. a, c. G. b, g.

2. Co stoi na przeszkodzie promieniom ABC przechodzącym przez powietrze?

A. Soczewka skupiająca.

B. Soczewka rozpraszająca.

C. Płasko-równoległa płyta szklana.

3. Aby skonstruować obraz punktu A za pomocą soczewki zbierającej, wygodnie jest skorzystać z następujących promieni:

A. Tylko AB, AF.

B. Tylko AB, AF.

B. Tylko AB, AO, AF.

4. Znajdź moc optyczną soczewki rozpraszającej o ogniskowej 20 cm.

A. 0,05 dioptrii. B. –5 dioptrii. B. 5 dioptrii.

5. Obraz uzyskano za pomocą soczewki zbierającej punkt świetlny. Jaka jest ogniskowa obiektywu, jeśli D=0,5 m, F=1 m?

A. 0,33 m. B. 0,5 m. C. 1,5 m. D. 3 m.

6. Na podstawie warunków poprzedniego zadania określ, jakie jest powiększenie soczewki.

A. 0,33. B. 0,5. V. 1.5. G. 2.

Rysunek przedstawia drogę promieni świetlnych przez soczewkę, MN jest główną osią optyczną soczewki.

7. Który z zaznaczonych na rysunku punktów jest środkiem optycznym soczewki?

8. Który z zaznaczonych na rysunku punktów jest głównym ogniskiem soczewki?

A. 1. B. 2. C. 3. D. 4. E. 5.

9. Rysunek pokazuje położenie przewodu głównego oś optyczna obiektyw, jego główne ogniska i przedmiot MN. Jaki obraz obiektu otrzymasz?

A. Rzeczywisty, zredukowany. B. Rzeczywisty, zwiększony. B. Wyimaginowany, zredukowany. D. Wyimaginowany, powiększony. D. Nie będzie obrazu.

10. W jakiej odległości w aparacie zwykle umieszcza się przedmiot w stosunku do obiektywu o ogniskowej F?

A. L>2F. B. F<L<2F. W. L» F. G. L<F.

Miejska oświatowa instytucja budżetowa

Szkoła średnia nr 13, Soczi

Badanie właściwości obrazów uzyskanych za pomocą soczewki skupiającej

uczeń klasy 10A MOBU Gimnazjum nr 13, Soczi

Kierownik:

Nauczyciel fizyki MOBU Liceum nr 13, Soczi

Soczi, 2012

0 " style="border-collapse:collapse">

Wstęp

Rozdział 1. Podstawy teoretyczne soczewek optycznych

1.1 Pojęcie i rodzaje soczewek

1.2 Podstawowe pojęcia stosowane do opisu drogi promieni przez soczewki

1.3 Stosowanie soczewek

2.1 Metodologia badań

2.2 Wyniki badań

Wniosek

Literatura

Wstęp

„Nie ma nic lepszego w życiu niż własne doświadczenie”.

Waltera Scotta

W życiu codziennym często spotykamy się z soczewkami, np. gdy używamy okularów lub soczewek kontaktowych, szkła powiększającego, lornetki, teleskopu, mikroskopu czy aparatu fotograficznego.

Dlatego powstaje problem, Jakie są rodzaje soczewek i jakie obrazy można uzyskać za ich pomocą?

O wyborze zdecydował brak wiedzy na ten temat oraz chęć poznania właściwości obrazu wytwarzanego przez soczewki Tematy badania „Badanie właściwości obrazów uzyskanych za pomocą soczewki skupiającej.”

Obiekt badania to soczewka skupiająca.

Jak temat Badanie składa się z obrazów uzyskanych za pomocą soczewki skupiającej.

Zamiar Badania polegają na uzyskiwaniu obrazów za pomocą soczewki skupiającej i badaniu ich właściwości.

Aby osiągnąć ten cel, zdecydowano o następujących kwestiach zadania:

· wybór literatury dotyczącej problemu;

· badanie, analiza, uogólnienie literatury przedmiotu;

· uzyskiwanie obrazów za pomocą soczewki skupiającej i badanie ich właściwości;

· analiza uzyskanych wyników.

Hipoteza badania: soczewka skupiająca wytwarza obrazy wirtualne i rzeczywiste.

W trakcie pracy wykorzystano m.in metody badania:

· Teoretyczne (studia, analizy, synteza literatury).

· Empiryczne (obserwacje, rozmowy, pomiary).

· Interpretacyjne (ilościowe i jakościowe przetwarzanie wyników).

Nowość Praca polega na ułożeniu prostych eksperymentów mających na celu badanie właściwości obrazów uzyskanych za pomocą soczewki skupiającej.

Praktyczne znaczenie Praca polega na tym, że wykorzystanie eksperymentów pozwala na jaśniejsze rozważenie zagadnienia właściwości obrazów uzyskanych za pomocą soczewki skupiającej.

Struktura pracy: praca składa się ze wstępu, dwóch rozdziałów, zakończenia, spisu literatury i zawiera 2 tabele, 22 ryciny.

1. Podstawy teoretyczne soczewek optycznych

1.1 Pojęcie i rodzaje soczewek

Pierwsza wzmianka o soczewkach znajduje się w starożytnej greckiej sztuce „Chmury” Arystofanesa, w której ogień rozpalano przy użyciu wypukłego szkła i światła słonecznego. Z dzieł Pliniusza Starszego wynika, że ​​ten sposób rozpalania ognia był znany także w Cesarstwie Rzymskim. W jego pracach opisano być może pierwsze zastosowanie soczewek do korekcji wzroku: Neron oglądał walki gladiatorów przez wklęsły szmaragd, aby skorygować krótkowzroczność. Seneka opisał efekt powiększający szklanej kuli wypełnionej wodą. Arabski matematyk Alhazen napisał pierwszy znaczący traktat o optyce, opisując, w jaki sposób soczewka oka tworzy obraz na siatkówce. Soczewki weszły do ​​powszechnego użytku wraz z pojawieniem się okularów około lat dwudziestych XIX wieku we Włoszech.

Obiektyw(w tłumaczeniu z łac. „soczewka” - soczewica) - korpus wykonany z materiału przezroczystego dla promieniowania optycznego w określonym zakresie długości fal, ograniczony powierzchniami wypukłymi lub wklęsłymi (jedna z powierzchni może być płaska). Obecnie stosuje się także „soczewki asferyczne”, których powierzchnia różni się kształtem od kuli. Soczewki są jednym z głównych elementów systemy optyczne. Jako materiały soczewek stosowane są materiały optyczne, takie jak szkło, szkło optyczne, plexi (polimetakrylan metylu). Soczewki dla zakresu ultrafioletu widma wykonane są z kwarcu, fluorytu i fluorku litu, dla zakresu podczerwieni - ze specjalnego szkła, krzemu i jodku cezu. Najczęściej spotykane są soczewki o powierzchniach sferycznych (dwuwypukłe, dwuwklęsłe, łąkotki), a także soczewki, w których jedna powierzchnia jest kulista, a druga płaska. Rzadziej stosowane są soczewki z dwiema wzajemnie prostopadłymi płaszczyznami symetrii; ich powierzchnia może być cylindryczna lub toroidalna (soczewki okularowe korygujące astygmatyzm oka, soczewki do mocowania anamorficznego). Istnieją 2 główne typy soczewek - soczewki skupiające, w których środek jest grubszy niż krawędzie (ryc. 1, ryc. 3) oraz soczewki rozbieżne, w których krawędzie są grubsze niż środek (ryc. 2, ryc. 4) ).

Soczewki skupiające Soczewki rozpraszające

Ryż. 1 rys. 2

Oznaczenie soczewki skupiającej Oznaczenie soczewki rozpraszającej

Ryż. 3 rys. 4

Jeżeli grubość soczewki wzdłuż osi optycznej jest znikoma w porównaniu z promieniami krzywizny jej powierzchni, wówczas soczewkę nazywa się cienką (ryc. 5). Punkty O1 i O2 są na tyle blisko siebie, że droga wiązki wewnątrz soczewki jest nieskończenie mała i nie ma przestrzennego przemieszczenia wiązki. Dlatego możemy założyć, że promienie ulegają nie dwóm załamaniom, ale jednemu - w płaszczyźnie przechodzącej przez punkt środkowy O.

Obraz z cienkiego obiektywu

Ryż. 5

1.2 Podstawowe pojęcia stosowane do opisu drogi promieni przez soczewki

Środek optyczny soczewki - środek O, przez który promienie przechodzą bez zmiany kierunku (ryc. 6, ryc. 7).

Główna oś optyczna – linia prosta NN przechodząca przez środki krzywizny powierzchni sferycznych ograniczających soczewkę (ryc. 6, ryc. 7).

Soczewka skupiająca- punkt F na głównej osi optycznej, w którym promienie (lub ich kontynuacje) padające na soczewkę równolegle do głównej osi optycznej przecinają się po załamaniu (rys. 6, ryc. 7). Każdy obiektyw ma dwa ogniska - przedni i tylny, umieszczone na osi optycznej po obu stronach obiektywu. W soczewce skupiającej ogniska są rzeczywiste, ponieważ przecinają się na nich same promienie załamane przez soczewkę (ryc. 8). Soczewka rozbieżna ma wyimaginowane ogniska, ponieważ przecinają się w nich przedłużenia promieni załamanych przez soczewkę (ryc. 9).

Charakterystyczną właściwością soczewki skupiającej jest zdolność do zbierania promieni padających na jej powierzchnię w jednym punkcie znajdującym się po drugiej stronie soczewki. Jeśli punkt świetlny S zostanie umieszczony w pewnej odległości przed soczewką zbierającą (ryc. 6), wówczas promień światła skierowany wzdłuż osi przejdzie przez soczewkę bez załamania, a promienie przechodzące nie przez środek zostaną załamane w kierunku osi optycznej i przecinają się na niej w pewnym punkcie F, który będzie obrazem punktu S. Punkt ten nazywany jest ogniskiem sprzężonym, czyli po prostu ogniskiem. Jeżeli światło pada na soczewkę z bardzo odległego źródła, którego promienie można sobie wyobrazić jako biegnące w wiązce równoległej, to po wyjściu z niego promienie załamują się pod dużym kątem i punkt F przesunie się na osi optycznej bliżej soczewki obiektyw. W tych warunkach punkt przecięcia promieni wychodzących z soczewki nazywany jest ogniskiem F”.

Długość ogniskowa - odległość OF od środka optycznego do jego ogniska (rys. 6, ryc. 7). Ogniskowa jest mierzona w metrach. Dla soczewki skupiającej F > 0, dla soczewki rozpraszającej F< 0.

Płaszczyzna ogniskowa- płaszczyzna przechodząca przez ognisko główne soczewki, prostopadła do osi optycznej NN.

Moc obiektywu– wartość D, odwrotność ogniskowej: D = 1/F. Dla soczewki skupiającej D > 0, dla soczewki rozpraszającej D< 0. Единица измерения оптической силы линзы – диоптрия. 1 дптр = 1 м -1.Линзы являются универсальным оптическим элементом большинства оптических систем. Афокальные линзы имеют Ф = 0 (их фокусное расстояние равно бесконечности) - не собирают и не рассеивают световые лучи и используются главным образом в линзовых и зеркально-линзовых объективах как компенсаторы аберраций .

Podstawowe elementy soczewki skupiającej http://pandia.ru/text/77/499/images/image008_55.gif" szerokość="613" wysokość="274 src=">

Ryż. 7

Droga promieni w soczewce zbierającej

Ryc.8

Droga promieni w soczewce rozbieżnej

Ryc.9

1.3 Stosowanie soczewek

Nasze oczy są instrumentami optycznymi. Kiedy patrzymy na obiekt, układ soczewek umieszczony z przodu każdego oka tworzy jego obraz na siatkówce – warstwie dna oka zawierającej około 125 milionów komórek światłoczułych. Światło uderzające w siatkówkę powoduje, że komórki wysyłają elektryczny sygnał nerwowy do mózgu, co pozwala nam wizualnie dostrzec obiekt. Dodatkowo oczy posiadają system regulacji jasności. W jasnym świetle źrenica instynktownie się zwęża, zmniejszając jasność obrazu do akceptowalnego poziomu. W słabym świetle źrenica rozszerza się, zwiększając jasność obrazu. .

Układ soczewek oka składa się z soczewki wypukłej, soczewki i znajdującej się przed nią wypełnionej płynem, zakrzywionej membrany zwanej rogówką. Rogówka zapewnia cztery piąte całego procesu ogniskowania. Precyzyjnej regulacji dokonuje soczewka, której krzywizna powierzchni zmienia się poprzez znajdujący się wokół niej pierścień mięśniowy (kapsułka). Kiedy oko nie może przyjąć niezbędnego kształtu, zwykle z powodu problemów z tymi mięśniami, obrazy widocznych obiektów stają się zamazane. Najczęstszą wadą wzroku jest niemożność skupienia obrazów poszczególnych obiektów na siatkówce. Jeśli układ soczewek oka jest zbyt mocny, czyli bardzo wypukły, wówczas odległe obiekty będą się rozmazywać, ale bliskie będą dawać wyraźny obraz. Osoby cierpiące na to zaburzenie nazywane są krótkowzrocznymi. Jeśli wypukłość obiektywu jest niewystarczająca, bliskie obiekty będą rozmazane, ale obrazy odległych obiektów pozostaną wyraźne. Osoby z tym typem wzroku nazywane są dalekowzrocznymi. Obydwa zaburzenia można skorygować nosząc okulary lub soczewki kontaktowe. Osoby krótkowzroczne noszą okulary z wklęsłymi soczewkami (cieńszymi w środku), które umożliwiają skupienie wzroku na odległych obiektach. Osoby dalekowzroczne noszą okulary z soczewkami wypukłymi (grubymi w środku). Okulistyka- ważny obszar zastosowań soczewek, bez których nie da się skorygować wad wzroku - krótkowzroczności, dalekowzroczności, nieprawidłowego akomodacji, astygmatyzmu i innych chorób. W dziedzinie okulistyki miękkie szkła kontaktowe(ryc. 11). Ich produkcja opiera się na zastosowaniu materiałów o charakterze dwufazowym, łączących fragmenty krzemoorganiczny lub krzemoorganiczny polimer silikonowy i hydrofilowy hydrożel polimerowy. Pod koniec lat 90-tych XX wieku stworzono soczewki, które dzięki połączeniu właściwości hydrofilowych i wysokiej przepuszczalności tlenu mogą być używane nieprzerwanie przez 30 dni przez całą dobę.

Często stosowane są mocne soczewki wypukłe jako lupy(ryc. 10). Pierwsze urządzenia powiększające zaczęto stosować około 2000 lat temu. Starożytne dokumenty greckie i rzymskie opisują, jak okrągłe szklane naczynie wypełnione wodą można było wykorzystać do powiększania obiektów. Soczewki wykonane w całości ze szkła pojawiły się znacznie później i prawdopodobnie po raz pierwszy zostały użyte w XI wieku przez mnichów pracujących nad rękopisami. Pod koniec XIII wieku w okularach korygujących dalekowzroczność używano już szkieł powiększających o małym powiększeniu. Technikę wykonywania wklęsłych soczewek korygujących krótkowzroczność wynaleziono dopiero na początku XV wieku.

Używanie soczewki skupiającej jako szkła powiększającego

http://pandia.ru/text/77/499/images/image013_50.jpg" szerokość="148" wysokość="147">

1) lupy 2) luneta 3) mikroskop

4) teleskop 5) celownik optyczny 6) lornetka

http://pandia.ru/text/77/499/images/image021_27.jpg" szerokość="156 wysokość=124" wysokość="124">

7) okulary 8) soczewki kontaktowe 9) radar

10) kamera 11) teodolit 12) kamera wideo

Ryż. jedenaście

Wśród naukowców nie ma zgoda w kwestii wynalezienia teleskopu: niektórzy autorzy uważają, że został on wynaleziony w XIII wieku przez angielskiego filozofa i przyrodnika Rogera Bacona, inni autorzy uważają, że teleskop wynaleźli arabscy ​​naukowcy.

Teleskop, stworzony w 1608 roku przez holenderskiego optyka Hansa Lippersheya, przyciągnął uwagę włoskiego naukowca Galileo Galilei. W krótkim czasie Galileo ulepszył projekt Lippersheya i stworzył kilka rur o ulepszonych właściwościach. Z ich pomocą dokonał szeregu odkryć, m.in. gór i dolin na Księżycu, a także czterech księżyców Jowisza. Odkrycia Galileusza ukazały znaczenie teleskopu, a rodzaj instrumentu, którego używał, stał się znany jako teleskop Galileusza. Wypukła soczewka jego obiektywu zbierała światło z obserwowanego obiektu. A soczewka wklęsła Okular załamywał promienie świetlne w taki sposób, że tworzyły one powiększony bezpośredni obraz. Soczewki montowano w rurkach, z których jedna (o mniejszej średnicy) wsuwana była w drugą. Umożliwiło to regulację odległości pomiędzy soczewkami przy jednoczesnym uzyskaniu wyraźnego obrazu. Teleskop Galileusza działa w oparciu o zasadę załamania (zginania) światła i dlatego nazywany jest również teleskopem załamującym. Inny typ teleskopu refrakcyjnego charakteryzuje się wypukłością obu soczewek. Konstrukcja ta daje powiększony, ale odwrócony obraz i jest znana jako teleskop astronomiczny.

Jednym z głównych problemów wczesnych teleskopów refrakcyjnych była wada obiektywu zwana aberracją chromatyczną, która powodowała pojawianie się wokół obrazów niechcianych kolorowych aureoli. Aby wyeliminować tę wadę, angielski naukowiec Izaak Newton zaprojektował w latach sześćdziesiątych XVII wieku teleskop zwierciadlany. Aby skoncentrować promienie świetlne i stworzyć obraz, zamiast soczewki obiektywowej wykorzystuje wklęsłe zwierciadło, które nie tworzy kolorowych aureoli. Płaskie lustro odbija światło do wypukłej soczewki okularu zamontowanej z boku tubusu głównego. Ten typ instrumentu nazywany jest teleskopem Newtona.

Szkło powiększające nazywane jest czasami prostym mikroskopem, ponieważ służy do obserwacji małych obiektów. Mikroskop złożony składa się z dwóch soczewki wypukłe. Soczewka obiektywu tworzy powiększony obraz, który jest następnie ponownie powiększany przez soczewkę okularu. Podobnie jak w teleskopie astronomicznym, obraz ten jest odwrócony do góry nogami. Wiele mikroskopów złożonych ma zestaw soczewek obiektywowych o różnym stopniu powiększenia.

Nowoczesny sprzęt fotograficzny stawia wysokie wymagania jakości obrazu. Obraz uzyskiwany za pomocą prostego obiektywu ze względu na szereg wad nie spełnia tych wymagań. Eliminację większości mankamentów osiąga się poprzez odpowiedni dobór szeregu soczewek w centralny układ optyczny – soczewkę. Obrazy uzyskane przy użyciu prostych obiektywów mają różne niedoskonałości (aberracje). Aberracje dzielą się na aberracje geometryczne (aberracje sferyczne; koma; astygmatyzm; dystorsja; krzywizna pola obrazowego); aberracje chromatyczne; aberracje dyfrakcyjne.

W radioastronomii i radarze soczewki dielektryczne są często używane do zbierania przepływu fal radiowych do anteny odbiorczej lub skupiania ich na celu.

W projektowaniu plutonowych bomb nuklearnych Aby przekształcić sferyczną rozbieżną falę uderzeniową ze źródła punktowego (detonatora) w sferyczną zbieżną falę, systemy soczewek wykonane z materiałów wybuchowych przy różnych prędkościach detonacja (to znaczy z innym współczynnikiem załamania światła).

Przeprowadziliśmy eksperymentalne badania właściwości obrazów uzyskanych za pomocą soczewki skupiającej. Metodologię badań i wyniki przedstawiono w Rozdziale 2.

Rozdział 2. Eksperymentalne badanie właściwości obrazów uzyskanych za pomocą soczewki skupiającej

2.1 Metodologia badań

Praca nad badaniem właściwości obrazów uzyskanych za pomocą soczewki skupiającej składała się z trzech etapów:

Scena 1. Przygotowawczy. wrzesień 2011

Wybór i studiowanie literatury przedmiotu.

Etap 2. Praktyczny. Październik 2011

Badanie właściwości obrazów uzyskanych za pomocą soczewki skupiającej.

Etap 3. Uogólnianie. Listopad 2011

Uogólnienie uzyskanych wyników.

Podczas przeprowadzania eksperymentu korzystaliśmy ze sprzętu wskazanego w tabeli 1.

Tabela 1

Sprzęt używany podczas badań

Podczas badania korzystaliśmy z następujących rozwiązań metoda jako eksperyment laboratoryjny, którego zaletą jest prostota i przejrzystość. Badania laboratoryjne przeprowadzono na bazie Miejskiej Placówki Oświatowej Liceum nr 13 w Soczi.

Zastosowano następującą metodologię eksperymentalną:

1. Wyznaczanie ogniskowej i mocy optycznej soczewki zbierającej.

1. Za pomocą soczewki skupiającej na stojaku uzyskano na ekranie wyraźny, rzeczywisty, odwrócony, pomniejszony obraz okna.

2. Za pomocą linijki zmierzono odległość soczewki od obrazu w oknie na ekranie – ogniskową F soczewki (ryc. 12).

3. Wykorzystując wzór obliczeniowy D = 1/F wyznaczono moc optyczną soczewki zbierającej.

Wyznaczanie ogniskowej soczewki zbierającej

Ryż. 12

2. Badanie właściwości obrazu uzyskanego za pomocą soczewki skupiającej w przypadku, gdy obiekt znajduje się pomiędzy środkiem soczewki a jej ogniskiem.

1. Soczewka skupiająca znajdowała się nad drukowanym tekstem książki w odległości 0< d < F.

2. Powstały obraz liter tekstu obserwowano za pomocą soczewki i badano właściwości obrazu uzyskanego za pomocą soczewki skupiającej w przypadku, gdy obiekt znajduje się pomiędzy środkiem soczewki a jej ogniskiem (ryc. 13).

Badanie właściwości obrazu uzyskanego za pomocą soczewki skupiającej w przypadku, gdy obiekt znajduje się pomiędzy środkiem soczewki a jej ogniskiem

Ryc.13

3. Badanie właściwości obrazu uzyskanego za pomocą soczewki skupiającej w przypadku, gdy obiekt znajduje się w ognisku soczewki.

1. Świecę umieszczono w odległości F = d od soczewki zbierającej.

2. Powstały obraz płomienia świecy obserwowano za pomocą soczewki, a właściwości obrazu uzyskanego za pomocą soczewki skupiającej badano w przypadku, gdy przedmiot znajdował się w ognisku soczewki (ryc. 14).

Badanie właściwości obrazu uzyskanego za pomocą soczewki skupiającej w przypadku, gdy obiekt znajduje się w ognisku soczewki

Ryż. 14

4. Badanie właściwości obrazu uzyskanego za pomocą soczewki skupiającej w przypadku, gdy obiekt znajduje się pomiędzy ogniskiem soczewki a jej podwójnym ogniskiem.

1. Świeca znajdowała się w odległości F< d < 2 F от собирающей линзы.

2. Powstały obraz płomienia świecy obserwowano za pomocą soczewki oraz badano właściwości obrazu uzyskanego za pomocą soczewki skupiającej w przypadku, gdy obiekt znajdował się pomiędzy ogniskiem soczewki a jej podwójnym ogniskiem (ryc. 15) .

Badanie właściwości obrazu uzyskanego za pomocą soczewki skupiającej w przypadku, gdy obiekt znajduje się pomiędzy ogniskiem soczewki a jej podwójnym ogniskiem

Ryż. 15

4. Badanie właściwości obrazu uzyskanego za pomocą soczewki skupiającej w przypadku, gdy obiekt znajduje się w jej wnętrzu podwójne skupienie.

1. Świecę umieszczono w odległości d = 2 F od soczewki zbierającej.

2. Powstały obraz płomienia świecy obserwowano za pomocą soczewki i badano właściwości obrazu uzyskanego za pomocą soczewki skupiającej w przypadku, gdy obiekt był dwukrotnie ogniskowany (ryc. 16).

Badanie właściwości obrazu uzyskanego za pomocą soczewki skupiającej w przypadku, gdy obiekt jest dwukrotnie ogniskowany

Ryż. 16

5. Badanie właściwości obrazu uzyskanego za pomocą soczewki skupiającej w przypadku, gdy obiekt znajduje się za jej podwójnym ogniskiem.

1. Świeca znajdowała się w odległości d > 2 F od soczewki zbierającej.

2. Powstały obraz płomienia świecy obserwowano za pomocą soczewki oraz badano właściwości obrazu uzyskanego za pomocą soczewki skupiającej w przypadku, gdy obiekt znajdował się za jej podwójnym ogniskiem (ryc. 17).

Badanie właściwości obrazu uzyskanego za pomocą soczewki skupiającej w przypadku, gdy obiekt znajduje się za jej podwójnym ogniskiem

Ryż. 17

2.2 Wyniki badań

W trakcie eksperymentu otrzymano co następuje wyniki(Tabela 2):

Tabela 2

Właściwości obrazów uzyskanych za pomocą soczewki skupiającej

1. Ogniskowa soczewki zbierającej wynosi F = 7 cm Moc optyczna soczewki zbierającej wynosi D = 1/F = 1/0,07 m = 14,3 dioptrii.

2. Kiedy przedmiot (litera) znajdzie się pomiędzy soczewką a jej ogniskiem, jego obraz jest powiększony, wirtualny, bezpośredni, umiejscowiony po tej samej stronie soczewki co przedmiot w odległości F< f < 2 F; по мере удаления предмета (буквы) на расстоянии F >d > 0 od soczewki, jej obraz wzrasta (ryc. 18). Dlatego na co dzień, aby dobrze przyjrzeć się małemu przedmiotowi, umieszczamy w jego pobliżu soczewkę zbierającą, która w tym przypadku nazywa się lupą i daje powiększony bezpośredni obraz obiektu.

Konstruowanie obrazu uzyskanego za pomocą soczewki skupiającej w przypadku, gdy obiekt znajduje się pomiędzy środkiem soczewki a jej ogniskiem

Ryż. 18

3. Jeśli znajduje się w ognisku obiektywu, wówczas jego obrazu nie ma (ryc. 19). W praktyce takie ustawienie przedmiotu względem soczewki nie występuje.

Brak obrazu obiektu znajdującego się w ognisku soczewki skupiającej

Ryż. 19

4. Gdy źródło światła znajdzie się pomiędzy ogniskiem a podwójnym ogniskiem soczewki, jego obraz staje się rzeczywisty i odwrócony, powiększony, umieszczony po drugiej stronie soczewki niż obiekt w odległości f > 2F. Zmniejsza się w miarę zbliżania się źródła światła do podwójnego ogniska soczewki (ryc. 20). Takie ustawienie przedmiotu względem soczewki stosowane jest w mikroskopie i aparacie projekcyjnym.

Konstrukcja obrazu uzyskanego za pomocą soczewki skupiającej w przypadku, gdy obiekt znajduje się pomiędzy ogniskiem soczewki a jej podwójnym ogniskiem

Ryż. 20

5. Obraz źródła światła znajdującego się w podwójnym ognisku soczewki staje się obrazem o wielkości równej źródłu światła i znajduje się w podwójnym ognisku soczewki po drugiej stronie soczewki (ryc. 21). W niektórych przypadkach w praktyce dochodzi do takiego ułożenia przedmiotu względem soczewki.

Konstrukcja obrazu uzyskanego za pomocą soczewki skupiającej w przypadku, gdy obiekt jest dwukrotnie ogniskowany

http://pandia.ru/text/77/499/images/image039_23.gif" szerokość="641" wysokość="211 src=">

Ryż. 22

Takie ustawienie obiektu względem obiektywu stosowane jest w urządzeniu optycznym, takim jak aparat fotograficzny.

Stąd nasza hipoteza badania, że ​​soczewka skupiająca wytwarza obrazy wirtualne i rzeczywiste, sprawiedliwy.

Wniosek

Analiza uzyskanej literatury i danych eksperymentalnych pozwala stwierdzić, że:

1. Soczewka to korpus wykonany z materiału przepuszczającego promieniowanie optyczne w określonym zakresie długości fal, ograniczony powierzchniami wypukłymi lub wklęsłymi (jedna z powierzchni może być płaska).

2. Soczewki są jednym z głównych elementów układów optycznych. Jako materiały na soczewki stosowane są materiały optyczne, takie jak szkło, szkło optyczne i pleksi. Soczewki dla zakresu ultrafioletu widma wykonane są z kwarcu, fluorytu i fluorku litu, dla zakresu podczerwieni - ze specjalnego szkła, krzemu i jodku cezu.

3. Istnieją 2 główne typy soczewek - soczewki skupiające, w których środek jest grubszy niż krawędzie, oraz soczewki rozbieżne, w których krawędzie są grubsze niż środek. .

4. Jeżeli grubość soczewki wzdłuż osi optycznej jest znikoma w porównaniu z promieniami krzywizny jej powierzchni, wówczas soczewkę nazywa się cienką.

5. Środek optyczny soczewki to centralny punkt, przez który promienie przechodzą bez zmiany kierunku. Główna oś optyczna – linia prosta przechodząca przez środki krzywizny powierzchni sferycznych wyznaczających soczewkę. Ognisko soczewki to punkt na głównej osi optycznej, w którym po załamaniu promienie (lub ich kontynuacja) przecinają się, padając na soczewkę równolegle do głównej osi optycznej. Ogniskowa to odległość od środka optycznego do jego ogniska. Płaszczyzna ogniskowa - płaszczyzna przechodząca przez ognisko główne soczewki, prostopadła do osi optycznej.

Moc optyczna soczewki jest odwrotnością ogniskowej.

6. Soczewki znajdują zastosowanie w okulistyce jako lupy, w lornetkach, teleskopach, celownikach optycznych, teodolitach, mikroskopach oraz w sprzęcie fotograficznym i wideo, a także w radioastronomii, radarach i przy projektowaniu plutonowych bomb nuklearnych.

7. Kiedy obiekt znajduje się pomiędzy soczewką a jej ogniskiem, jego obraz jest powiększony, wirtualny, bezpośredni i znajduje się po tej samej stronie soczewki co obiekt; W miarę oddalania się obiektu na odległość F > d > 0 od soczewki jego obraz wzrasta.

8. Kiedy źródło światła znajduje się w ognisku soczewki, nie ma jego obrazu.

9. Gdy źródło światła znajdzie się pomiędzy ogniskiem a podwójnym ogniskiem soczewki, jego obraz staje się rzeczywisty i odwrócony, powiększony, umieszczony po drugiej stronie soczewki niż obiekt w odległości f > 2F. Zmniejsza się w miarę zbliżania się źródła światła do podwójnego ogniskowania soczewki.

10. Obraz źródła światła przy podwójnym ogniskowaniu soczewki staje się obrazem o wielkości równej źródłu światła i znajduje się przy podwójnym ogniskowaniu soczewki po drugiej stronie soczewki.

11. Wraz ze wzrostem odległości źródła światła od soczewki (d > 2F) obraz źródła światła maleje, pozostając rzeczywistym i odwróconym, i zbliża się do ogniska soczewki.

Prace w obranym kierunku można kontynuować badając właściwości obrazów uzyskanych za pomocą soczewki rozpraszającej.

Podczas realizacji prac otrzymaliśmy następujące wsparcie: opiekun naukowy: pomoc w doborze literatury, ustrukturyzowanie materiału, zapewnienie sprzętu do przeprowadzenia doświadczeń.

Literatura

1. , Ojczyzna: Podręcznik. dla 8 klasy. ogólne wykształcenie instytucje. – M.: Oświecenie, 19 s.

2. Krótka książeczka fotograficzna / wyd. , M., Sztuka, 1953. – 355 s.

3. , Bukhovtsev: Proc. dla 11 klasy ogólne wykształcenie instytucje. – M.: Edukacja, 1991. – 254 s.

4. Peryszkina. Klasa 8: podręcznik. dla edukacji ogólnej podręcznik zakłady. – M.: Drop, 2008. – 191 s.

5. Słownik politechniczny / wyd. , Encyklopedia Radziecka, 1989. – 370 s.

6. Podręcznik do fizyki elementarnej: Proc. dodatek. W 3 tomach /wyd. : T.III. Oscylacje i fale. Optyka. Fizyka atomowa i jądrowa. – M.: Nauka. Fizmatlit, 19с.

7. Encyklopedia Wikipedia. Obiektyw. http://ru. wikipedia. org/wiki/%CB%E8%ED%E7%E0.