Global EE

Оптика — Задание 17 ОГЭ по физике №00040084

Задание №17. Лабораторная Работа

Оптика

№2. Задание 17

ID: 00040084

Используя собирающую линзу 1, экран, линейку, соберите экспериментальную установку для определения оптической силы линзы. В качестве источника света используйте свет от удалённого окна. Абсолютная погрешность измерения расстояния равна ±2 мм. В бланке ответов № 2: 1) сделайте рисунок экспериментальной установки, указав ход лучей в линзе; 2) запишите формулу для расчёта оптической силы линзы; 3) укажите результат измерения фокусного расстояния линзы с учётом абсолютной погрешности измерения; 4) запишите значение оптической силы линзы.

Источник: ФИПИ

Решение

Собираем установку. Становимся так, чтобы линза «смотрела» на далёкое окно. Держим собирающую линзу 1, а за ней — экран. Двигаем экран вдоль оси, пока изображение окна на нём не станет предельно резким и маленьким. Линейкой измеряем расстояние от линзы до экрана.

Почему это расстояние и есть фокусное. Окно далеко, поэтому лучи, которые от него доходят до линзы, идут почти параллельно друг другу — как лучи от бесконечно удалённого источника. Собирающая линза сводит параллельный пучок ровно в одну точку — фокус. Значит, экран с чётким изображением стоит как раз в фокальной плоскости, и измеренное расстояние — это фокусное расстояние $F$.

Что такое оптическая сила. Оптическая сила $D$ показывает, насколько сильно линза «загибает» лучи: чем короче фокусное расстояние, тем мощнее линза. Поэтому оптическая сила — это величина, обратная фокусному расстоянию. Измеряется она в диоптриях (дптр): 1 дптр — это линза с фокусным расстоянием 1 м.

Формула. $D = \dfrac{1}{F}$, где $F$ обязательно берут в метрах.

Измерение. Единственное прямое измерение здесь — фокусное расстояние: $F = (F \pm 2)$ мм. Пусть получилось $F = (10{,}0 \pm 0{,}2)$ см.

Расчёт. Переводим в метры: $F = 0{,}100$ м. Тогда $D = \dfrac{1}{0{,}100} = 10$ дптр.

Ответ

Расчётная формула: $D = \dfrac{1}{F}$, где $F$ — фокусное расстояние линзы в метрах. Свет от удалённого окна приходит на линзу практически параллельным пучком, поэтому он собирается в фокусе: расстояние от линзы до экрана с самым чётким и резким изображением окна и есть фокусное расстояние. Прямое измерение: $F = (F \pm 2)$ мм, например $F = (10{,}0 \pm 0{,}2)$ см $= (0{,}100 \pm 0{,}002)$ м. Тогда $D = \dfrac{1}{0{,}10} = 10$ дптр.

Видеоразбор

Другие задания по теме «Оптика» (8)