Оптика

Задание №17. Лабораторная Работа

№2. Задание 17

ID: 00045334

Используя осветитель 1, направляющую, линзу 1 и экран, соберите оптическую установку для изучения свойств изображения, полученного с помощью собирающей линзы 1. Получите изображение предмета, расположенного на расстоянии 30 см от линзы. Абсолютная погрешность измерения расстояния равна ±2 мм. В бланке ответов:

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).

Источник: Сборник Камзеевой 2026

Решение

Что тут происходит. На направляющей стоят осветитель с предметом (обычно это светящаяся стрелка или буква), собирающая линза и экран. Предмет ставим в 30 см от линзы, двигаем экран, пока на нём не появится чёткое изображение, и по опыту описываем, каким оно получилось.

Шаг 1 — установка. Осветитель, линза 1 и экран — на одной направляющей, по одной линии. Расстояние $$d$$ меряем от предмета до середины линзы и выставляем $$30$$ см. Затем перемещаем только экран, пока картинка на нём не станет резкой.

Шаг 2 — ход лучей на рисунке. Рисуем два «удобных» луча от верхушки предмета. Луч, идущий параллельно главной оптической оси, после собирающей линзы проходит через её фокус $$F$$ . Луч через оптический центр линзы не преломляется и идёт прямо. Там, где эти лучи пересекаются за линзой, и получается изображение верхушки предмета — на экране.

Шаг 3 — измерения. В образце выполнения (комплект № 4, линза 1): $d=(30{,}0\pm0{,}2)\ \text{см},\qquad f=(15{,}0\pm0{,}2)\ \text{см}$ Здесь $$f$$ — расстояние от линзы до экрана с резким изображением. Погрешность $\pm2$ мм $=\pm0{,}2$ см, поэтому и сами расстояния пишем с десятыми долями сантиметра.

Шаг 4 — свойства изображения. Действительное: изображение получилось на экране, а на экран можно поймать только точку, где реально сходятся лучи. Уменьшенное: экран стоит ближе к линзе ( $$15$$ см), чем предмет ( $$30$$ см), а размеры изображения и предмета относятся так же, как эти расстояния: $\dfrac{15}{30}=0{,}5$ — изображение вдвое меньше. Перевёрнутое: лучи от верхушки предмета пересекают ось и приходят в нижнюю часть экрана — действительное изображение в одной линзе всегда перевёрнуто.

Проверим себя. Если заранее навести линзу на далёкое окно, его резкое изображение получится примерно в фокусе — у линзы 1 это около $$10$$ см. Предмет на $$30$$ см стоит дальше двойного фокусного расстояния ( $$20$$ см), а по правилам построения такой предмет и даёт действительное, уменьшенное, перевёрнутое изображение между $$F$$ и $$2F$$ . Наши $$15$$ см как раз лежат между $$10$$ и $$20$$ см.

Ответ

образец:

d=(30{,}0\pm0{,}2)

см,

f=(15{,}0\pm0{,}2)

см; изображение действительное, уменьшенное, перевёрнутое

Другие задания по теме «Оптика» (8)