|
|
Строка 1: |
Строка 1: |
- | <metakeywords>Гипермаркет Знаний - первый в мире!, Гипермаркет Знаний, Физика, 7 класс, Построение изображений, которые дает тонкая линза, Формула тонкой линзы</metakeywords> | + | <metakeywords>Гипермаркет Знаний - первый в мире!, Гипермаркет Знаний, Физика, 7 класс, Построение изображений, которые дает тонкая линза, Формула тонкой линзы, линзы, лучи, преломления, перпендикуляр, фокусом, пучком, оптическая сила, оптические приборы</metakeywords> |
| | | |
| '''[[Гипермаркет знаний - первый в мире!|Гипермаркет знаний]]>>[[Физика и астрономия|Физика]]>>[[Физика 7 класс|Физика 7 класс]]>> Построение изображений, которые дает тонкая линза. Формула тонкой линзы''' | | '''[[Гипермаркет знаний - первый в мире!|Гипермаркет знаний]]>>[[Физика и астрономия|Физика]]>>[[Физика 7 класс|Физика 7 класс]]>> Построение изображений, которые дает тонкая линза. Формула тонкой линзы''' |
| | | |
| + | <br> |
| | | |
- | *''Сейчас никого не удивляет, что можно увидеть бактерии и другие микроорганизмы, рассмотреть невидимые невооруженным глазом детали рельефа поверхности Луны или полюбоваться портретом, нарисованным на маковом зернышке. Все это стало возможным потому, что с помощью линзы получают разные по размеру изображения предметов.'' | + | *''Сейчас никого не удивляет, что можно увидеть бактерии и другие микроорганизмы, рассмотреть невидимые невооруженным глазом детали рельефа поверхности Луны или полюбоваться портретом, нарисованным на маковом зернышке. Все это стало возможным потому, что с помощью [[Линза|линзы]] получают разные по размеру изображения предметов.'' |
| | | |
- | '''<br>1. Наблюдаем изображение предмета, полученное с помощью линзы''' | + | '''<br>1. Наблюдаем изображение предмета, полученное с помощью линзы''' |
| | | |
- | Расположив последовательно зажженную свечу, собирающую линзу и экран, получим на экране четкое изображение пламени свечи (рис. 3.59). Изображение может быть как большим, так и меньшим, чем само пламя, или равным ему — в зависимости от расстояния между свечой и экраном. Чтобы выяснить, при каких условиях с помощью линзы образуется то или иное изображение предмета, рассмотрим приемы его построения. | + | Расположив последовательно зажженную свечу, собирающую линзу и экран, получим на экране четкое изображение пламени свечи (рис. 3.59). Изображение может быть как большим, так и меньшим, чем само пламя, или равным ему — в зависимости от расстояния между свечой и экраном. Чтобы выяснить, при каких условиях с помощью линзы образуется то или иное изображение предмета, рассмотрим приемы его построения. |
| | | |
| + | <br> |
| | | |
| + | '''2. Учимся строить изображение предмета, которое дает тонкая линза''' |
| | | |
- | '''2. Учимся строить изображение предмета, которое дает тонкая линза'''
| + | Любой предмет можно представить как совокупность точек. Каждая точка предмета, который светится собственным или отраженным светом, испускает [[Плоскость. Прямая. Луч|лучи]] во всех направлениях.<br> |
| | | |
- | Любой предмет можно представить как совокупность точек. Каждая точка предмета, который светится собственным или отраженным светом, испускает лучи во всех направлениях.
| + | [[Image:14.10-1.jpg|180px|Получение изображения пламени свечи с помощью собирающей линзы]] |
| | | |
| + | ''Рис. 3.59. Получение изображения пламени свечи с помощью собирающей линзы'' |
| | | |
| + | <br> |
| | | |
- | [[Image:14.10-1.jpg]] | + | [[Image:14.10-2.jpg|320px|Три простейших в построении луча («удобные лучи»)]] |
| | | |
- | ''Рис. 3.59. Получение изображения пламени свечи с помощью собирающей линзы'' | + | ''Рис. 3.60 Три простейших в построении луча («удобные лучи»)'' |
| | | |
| + | ''1 — луч, проходящий через оптический центр О линзы (не преломляется и не изменяет своего направления);<br>2 — луч, параллельный главной оптической оси I линзы (после преломления в линзе идет через фокус Fy,<br>3 — луч, проходящий через фокус F (после [[Закон преломления света|преломления]] в линзе идет параллельно главной оптической оси I линзы)'' |
| | | |
| + | <br>Для построения изображения точки S, получаемого с помощью линзы, достаточно найти точку пересечения S<sub>1</sub> любых двух лучей, выходящих из точки S и проходящих сквозь линзу (точка S<sub>1</sub> и будет действительным изображением точки S). Кстати, в точке S<sub>1</sub> пересекаются все лучи, выходящие из точки S, однако для построения изображения достаточно двух лучей (любых из трех показанных на рис. 3.60). |
| | | |
- | [[Image:14.10-2.jpg]]
| + | Изобразим схематически предмет стрелкой AB и удалим его от линзы на расстояние, большее, чем 2F (за двойным фокусом) (рис. 3.61, а). Сначала построим изображение B<sub>1</sub> точки В. Для этого воспользуемся двумя «удобными» лучами (луч I и луч 2). Эти лучи после преломления в линзе пересекутся в точке B<sub>1</sub>. Значит, точка B<sub>1</sub> является изображением точки В. Для построения изображения A<sub>1</sub> точки А из точки B<sub>1</sub> опустим [[Паралельні та перпендикулярні прямі|перпендикуляр]] на главную оптическую ось I. Точка пересечения перпендикуляра и оси I и является точкой A<sub>1</sub>. |
| | | |
- | ''Рис. 3.60 Три простейших в построении луча («удобные лучи»)''
| + | Значит, A<sub>1</sub>B<sub>1</sub> и является изображением предмета AB, полученное с помощью линзы. Мы видим: если предмет расположен за двойным [[Построение изображений, даваемых линзой|фокусом]] собирающей линзы, то его изображение, полученное с помощью линзы, будет уменьшенным, перевернутым, действительным. Такое изображение получается, например, на пленке фотоаппарата (рис. 3.61, б ) или сетчатке глаза. |
| | | |
- | ''1 — луч, проходящий через оптический центр О линзы (не преломляется и не изменяет своего направления);<br>2 — луч, параллельный главной оптической оси I линзы (после преломления в линзе идет через фокус Fy,<br>3 — луч, проходящий через фокус F (после преломления в линзе идет параллельно главной оптической оси I линзы)''
| + | На рис. 3.62, а показано построение изображения предмета AB, полученного с помощью собирающей линзы, в случае, когда предмет расположен между фокусом и двойным фокусом. <br> |
| | | |
- | <br>Для построения изображения точки S, получаемого с помощью линзы, достаточно найти точку пересечения S<sub>1</sub> любых двух лучей, выходящих из точки S и проходящих сквозь линзу (точка S<sub>1</sub> и будет действительным изображением точки S). Кстати, в точке S<sub>1</sub> пересекаются все лучи, выходящие из точки S, однако для построения изображения достаточно двух лучей (любых из трех показанных на рис. 3.60).
| + | [[Image:14.10-3.jpg|550px|а — построение изображения A1 S1 предмета в собирающей линзе: предмет AВ расположен за двойным фокусом линзы; б — ход лучей в фотоаппарате]] |
| | | |
- | Изобразим схематически предмет стрелкой AB и удалим его от линзы нарасстояние, большее, чем 2F (за двойным фокусом) (рис. 3.61, а). Сначала построим изображение B<sub>1</sub> точки В. Для этого воспользуемся двумя «удобными» лучами (луч I и луч 2). Эти лучи после преломления в линзе пересекутся в точке B<sub>1</sub>. Значит, точка B<sub>1</sub> является изображением точки В. Для построения изображения A<sub>1</sub> точки А из точки B<sub>1</sub> опустим перпендикуляр на главную оптическую ось I. Точка пересечения перпендикуляра и оси I и является точкой A<sub>1</sub>.
| + | ''Рис. 3.61 а — построение изображения A<sub>1</sub> S<sub>1 </sub> предмета в собирающей линзе: предмет AВ расположен за двойным фокусом линзы; б — ход лучей в [http://xvatit.com/relax/photoshop-online.php фотоаппарате]'' |
| | | |
- | Значит, A<sub>1</sub>B<sub>1</sub> и является изображением предмета AB, полученное с помощью линзы. Мы видим: если предмет расположен за двойным фокусом собирающей линзы, то его изображение, полученное с помощью линзы, будет уменьшенным, перевернутым, действительным. Такое изображение получается, например, на пленке фотоаппарата (рис. 3.61, б ) или сетчатке глаза.
| + | <br> |
| | | |
- | На рис. 3.62, а показано построение изображения предмета AB, полученного с помощью собирающей линзы, в случае, когда предмет расположен между фокусом и двойным фокусом.
| + | [[Image:14.10-4.jpg|550px|а — построение изображения A1S1 предмета в собирающей линзе : предмет AВ расположен между фокусным и двойным фокусным расстояниями; б - ход лучей в проекционном аппарате]] |
| | | |
| + | ''Рис. 3.62. а — построение изображения A<sub>1</sub>S<sub>1</sub> предмета в собирающей линзе : предмет AВ расположен между фокусным и двойным фокусным расстояниями; б - ход лучей в проекционном аппарате'' |
| | | |
| + | <br>Изображение предмета в этом случае будет увеличенным, перевернутым, действительным. Такое изображение позволяет получить проекционная аппаратура на экране (рис. 3.62, б). |
| | | |
- | [[Image:14.10-3.jpg]]
| + | Если поместить предмет между фокусом и линзой, то изображения на экране мы не увидим. Ho, посмотрев на предмет сквозь линзу, увидим изображение предмета — оно будет прямое, увеличенное. |
| | | |
- | ''Рис. 3.61 а — построение изображения A<sub>1</sub> S<sub>1 </sub> предмета в собирающей линзе: предмет AВ расположен за двойным фокусом линзы; б — ход лучей в [http://xvatit.com/relax/photoshop-online.php фотоаппарате]''
| + | Используя «удобные лучи» (рис. 3.63, а), увидим, что после преломления в линзе реальные лучи, вышедшие из точки В, пойдут расходящимся [[Свет|пучком]]. Однако их продолжения пересекутся в точке B<sub>1</sub>. Напоминаем, что в этом случае мы имеем дело с мнимым изображением предмета. То есть если предмет расположен между фокусом и линзой, то его изображение будет увеличенным, прямым, мнимым, расположенным с той же стороны от линзы, что и сам предмет. Такое изображение можно получить с помощью лупы (рис. 3.63, б) или микроскопа.<br> |
| | | |
| + | [[Image:14.10-5.jpg|550px|а — построение изображения A1 S1, б — с помощью лупы можно получить увеличенное изображение предмета и рассмотреть его подробнее]]<br>''Рис. 3.63. а — построение изображения A<sub>1</sub> S<sub>1</sub> предмета в собирающей линзе: предмет AВ расположен между линзой и ее фокусом; б — с помощью лупы можно получить увеличенное изображение предмета и рассмотреть его подробнее''<br> |
| | | |
| + | [[Image:14.10-6.jpg|550px|Построение изображений A1 S1 предмета, создаваемых рассеивающей линзой, в случае различного расположения предмета AB относительно линзы]] |
| | | |
- | [[Image:14.10-4.jpg]]
| + | ''Рис. 3.64 Построение изображений A<sub>1</sub> S<sub>1</sub> предмета, создаваемых рассеивающей линзой, в случае различного расположения предмета AB относительно линзы'' |
| | | |
- | ''Рис. 3.62. а — построение изображения A<sub>1</sub>S<sub>1</sub> предмета в собирающей линзе : предмет AВ расположен между фокусным и двойным фокусным расстояниями; б - ход лучей в проекционном аппарате''
| + | <br>Итак, размеры и вид изображения, полученного с помощью собирающей линзы, зависят от расстояния между предметом и этой линзой. |
| | | |
- | <br>Изображение предмета в этом случае будет увеличенным, перевернутым, действительным. Такое изображение позволяет получить проекционная аппаратура на экране (рис. 3.62, б).
| + | Внимательно рассмотрите рис. 3.64, на котором показано построение изображения предмета, полученного с помощью рассеивающей линзы. Построение показывает, что рассеивающая линза всегда дает мнимое, уменьшенное, прямое изображение предмета, расположенное с той же стороны от линзы, что и сам предмет. |
| | | |
- | Если поместить предмет между фокусом и линзой, то изображения на экране мы не увидим. Ho, посмотрев на предмет сквозь линзу, увидим изображение предмета — оно будет прямое, увеличенное.
| + | Мы часто сталкиваемся с ситуацией, когда предмет значительно больше, чем линза (рис. 3.65), или когда часть линзы закрыта непрозрачным экраном (например, линза объектива фотоаппарата). Как создается изображение <br>в этих случаях? На рисунке видно, что лучи 2 и 3 при этом не проходят через линзу. Однако мы, как и раньше, можем использовать эти лучи для построения изображения, получаемого с помощью линзы. Поскольку реальные лучи, вышедшие из точки В, после [[Закон преломления света|преломления]] в линзе пересекаются в одной точке — B<sub>1</sub>, то «удобные лучи», с помощью которых мы строим изображение, тоже пересеклись бы в точке B<sub>1</sub>. |
| | | |
- | Используя «удобные лучи» (рис. 3.63, а), увидим, что после преломления в линзе реальные лучи, вышедшие из точки В, пойдут расходящимся пучком. Однако их продолжения пересекутся в точке B<sub>1</sub>. Напоминаем, что в этом случае мы имеем дело с мнимым изображением предмета. То есть если предмет расположен между фокусом и линзой, то его изображение будет увеличенным, прямым, мнимым, расположенным с той же стороны от линзы, что и сам предмет. Такое изображение можно получить с помощью лупы (рис. 3.63, б) или микроскопа.
| + | <br> |
| | | |
| + | '''3. Знакомимся с формулой тонкой линзы''' |
| | | |
| + | Существует математическая зависимость между расстоянием d от предмета до линзы, расстоянием f от изображения предмета до линзы и фокусным расстоянием F линзы. Эта зависимость называется формулой тонкой линзы и записывается так:[[Image:14.10-7.jpg|Формула]] |
| | | |
- | [[Image:14.10-5.jpg]]<br>''Рис. 3.63. а — построение изображения A<sub>1</sub> S<sub>1</sub> предмета в собирающей линзе: предмет AВ расположен между линзой и ее фокусом; б — с помощью лупы можно получить увеличенное изображение предмета и рассмотреть его подробнее''
| + | <br> |
| | | |
| + | [[Image:14.10-8.jpg|550px|Построение изображения A1B1 предмета в случае, когда предмет AB значительно больше линзы]] |
| | | |
| + | ''Рис. 3.65. Построение изображения A<sub>1</sub>B<sub>1</sub> предмета в случае, когда предмет AB значительно больше линзы'' |
| | | |
- | [[Image:14.10-6.jpg]]
| + | <br>Пользуясь формулой тонкой линзы для решения задач, следует иметь в виду: расстояние f (от изображения предмета до линзы) следует брать со знаком минус, если изображение мнимое, и со знаком плюс, если изображение действительное; фокусное расстояние F собирающей линзы положительное, а рассеивающей — отрицательное. |
| | | |
- | ''Рис. 3.64 Построение изображений A<sub>1</sub> S<sub>1</sub> предмета, создаваемых рассеивающей линзой, в случае различного расположения предмета AB относительно линзы'' | + | <br>'''4. Учимся решать задачи''' |
| | | |
- | <br>Итак, размеры и вид изображения, полученного с помощью собирающей линзы, зависят от расстояния между предметом и этой линзой.
| + | '''Задача'''. Рассматривая монету с помощью лупы, [[Лабораторные работы|оптическая сила]] которой +5 дптр, мальчик расположил монету на расстоянии 2 см от лупы. Определите, на каком расстоянии от лупы мальчик наблюдал изображение монеты. Каким будет это изображение — действительным или мнимым? |
| | | |
- | Внимательно рассмотрите рис. 3.64, на котором показано построение изображения предмета, полученного с помощью рассеивающей линзы. Построение показывает, что рассеивающая линза всегда дает мнимое, уменьшенное, прямое изображение предмета, расположенное с той же стороны от линзы, что и сам предмет.
| + | [[Image:14.10-9.jpg|550px|Задача]]<br> |
- | | + | |
- | Мы часто сталкиваемся с ситуацией, когда предмет значительно больше, чем линза (рис. 3.65), или когда часть линзы закрыта непрозрачным экраном (например, линза объектива фотоаппарата). Как создается изображение <br>в этих случаях? На рисунке видно, что лучи 2 и 3 при этом не проходят через линзу. Однако мы, как и раньше, можем использовать эти лучи для построения изображения, получаемого с помощью линзы. Поскольку реальные лучи, вышедшие из точки В, после преломления в линзе пересекаются в одной точке — B<sub>1</sub>, то «удобные лучи», с помощью которых мы строим изображение, тоже пересеклись бы в точке B<sub>1</sub>.
| + | |
- | | + | |
- | | + | |
- | | + | |
- | '''3. Знакомимся с формулой тонкой линзы'''
| + | |
- | | + | |
- | Существует математическая зависимость между расстоянием d от предмета до линзы, расстоянием f от изображения предмета до линзы и фокусным расстоянием F линзы. Эта зависимость называется формулой тонкой линзы и записывается так:
| + | |
- | | + | |
- | [[Image:14.10-7.jpg]] | + | |
- | | + | |
- | | + | |
- | | + | |
- | [[Image:14.10-8.jpg]]
| + | |
- | | + | |
- | ''Рис. 3.65. Построение изображения A<sub>1</sub>B<sub>1</sub> предмета в случае, когда предмет AB значительно больше линзы''
| + | |
- | | + | |
- | <br>Пользуясь формулой тонкой линзы для решения задач, следует иметь в виду: расстояние f (от изображения предмета до линзы) следует брать со знаком минус, если изображение мнимое, и со знаком плюс, если изображение действительное; фокусное расстояние F собирающей линзы положительное, а рассеивающей — отрицательное.
| + | |
- | | + | |
- | <br>'''4. Учимся решать задачи'''
| + | |
- | | + | |
- | '''Задача'''. Рассматривая монету с помощью лупы, оптическая сила которой +5 дптр, мальчик расположил монету на расстоянии 2 см от лупы. Определите, на каком расстоянии от лупы мальчик наблюдал изображение монеты. Каким будет это изображение — действительным или мнимым?
| + | |
- | | + | |
- | [[Image:14.10-9.jpg]]<br>
| + | |
| | | |
| *'''Подводим итоги''' | | *'''Подводим итоги''' |
| | | |
- | В зависимости от вида линзы (собирающая или рассеивающая) и местоположения предмета относительно этой линзы получают разные изображения предмета с помощью линзы (см. таблицу): | + | В зависимости от вида линзы (собирающая или рассеивающая) и местоположения предмета относительно этой линзы получают разные изображения предмета с помощью линзы (см. таблицу): |
| | | |
- | {| width="604" height="108" cellspacing="1" cellpadding="1" border="1" | + | {| width="604" cellspacing="1" cellpadding="1" border="1" |
| |- | | |- |
- | | rowspan="2" | Местоположение предмета | + | | rowspan="2" | Местоположение предмета |
| | colspan="2" | Характеристика изображения | | | colspan="2" | Характеристика изображения |
| |- | | |- |
- | | в собирающей линзе | + | | в собирающей линзе |
| | в рассеивающей линзе | | | в рассеивающей линзе |
| |- | | |- |
- | | За двойным фокусом линзы (d > 2F) | + | | За двойным фокусом линзы (d > 2F) |
- | | действительное, уменьшенное, перевернутое | + | | действительное, уменьшенное, перевернутое |
| | rowspan="3" | мнимое, уменьшенное, прямое | | | rowspan="3" | мнимое, уменьшенное, прямое |
| |- | | |- |
- | | Между фокусом и двойным фокусом линзы (F < d < 2F) | + | | Между фокусом и двойным фокусом линзы (F < d < 2F) |
| | действительное, увеличенное, перевернутое | | | действительное, увеличенное, перевернутое |
| |- | | |- |
- | | Между линзой и фокусом (d<F) | + | | Между линзой и фокусом (d<F) |
| | мнимое, увеличенное, прямое | | | мнимое, увеличенное, прямое |
| |} | | |} |
| | | |
- | <br>Таким образом, по типу изображения можно судить как о виде линзы, так и о местоположении предмета относительно нее. | + | <br>Таким образом, по типу изображения можно судить как о виде линзы, так и о местоположении предмета относительно нее. |
- | | + | |
- | Расстояние d от предмета до линзы, расстояние f от изображения до линзы и фокусное расстояние F связаны формулой тонкой линзы: [[Image:14.10-10.jpg]]
| + | |
| | | |
| + | Расстояние d от предмета до линзы, расстояние f от изображения до линзы и фокусное расстояние F связаны формулой тонкой линзы: [[Image:14.10-10.jpg|Формула]] |
| | | |
| + | <br> |
| | | |
| *'''Контрольные вопросы''' | | *'''Контрольные вопросы''' |
| | | |
- | ''1. От чего зависят характеристики изображений, получаемых с помощью собирающей линзы? '' | + | ''1. От чего зависят характеристики изображений, получаемых с помощью собирающей линзы? '' |
| | | |
- | ''2. Какие лучи удобно использовать для построения изображения, получаемого с помощью линзы? '' | + | ''2. Какие лучи удобно использовать для построения изображения, получаемого с помощью линзы? '' |
| | | |
- | ''3. Можно ли получить действительное изображение с помощью собирающей линзы? рассеивающей линзы? '' | + | ''3. Можно ли получить действительное изображение с помощью собирающей линзы? рассеивающей линзы? '' |
| | | |
- | ''4. Можно ли получить мнимое изображение с помощью собирающей линзы? рассеивающей линзы? '' | + | ''4. Можно ли получить мнимое изображение с помощью собирающей линзы? рассеивающей линзы? '' |
| | | |
- | ''5. С помощью линзы получено изображение какого-то предмета. В каком случае его можно увидеть на экране — когда это изображение является действительным или когда оно мнимое? '' | + | ''5. С помощью линзы получено изображение какого-то предмета. В каком случае его можно увидеть на экране — когда это изображение является действительным или когда оно мнимое? '' |
| | | |
- | ''6. На каком расстоянии от линзы должен быть предмет, чтобы размеры самого предмета и его изображение были одинаковыми? '' | + | ''6. На каком расстоянии от линзы должен быть предмет, чтобы размеры самого предмета и его изображение были одинаковыми? '' |
| | | |
- | ''7. Можно ли по характеристикам изображения, полученного с помощью линзы, определить, какая это линза — собирающая или рассеивающая? '' | + | ''7. Можно ли по характеристикам изображения, полученного с помощью линзы, определить, какая это линза — собирающая или рассеивающая? '' |
| | | |
- | ''8. Назовите известные вам оптические приборы, в которых есть линзы. '' | + | ''8. Назовите известные вам [[Линза|оптические приборы]], в которых есть линзы. '' |
| | | |
- | ''9. Какие физические величины связывает формула тонкой линзы? '' | + | ''9. Какие физические величины связывает формула тонкой линзы? '' |
- | | + | |
- | ''10. Какого правила следует придерживаться, применяя формулу тонкой линзы?''
| + | |
| | | |
| + | ''10. Какого правила следует придерживаться, применяя формулу тонкой линзы?'' |
| | | |
| + | <br> |
| | | |
| *'''Упражнения''' | | *'''Упражнения''' |
| | | |
- | 1. Перенесите рисунок в тетрадь и для каждого случая постройте изображение предмета AB в собирающей линзе. Охарактеризуйте полученные изображения. | + | 1. Перенесите рисунок в тетрадь и для каждого случая постройте изображение предмета AB в собирающей линзе. Охарактеризуйте полученные изображения. |
| | | |
- | [[Image:14.10-11.jpg]]<br><br>2. На рисунке показаны главная оптическая ось линзы KN, светящаяся точка S и ее изображение S<sub>1</sub> . Перенесите рисунок в тетрадь и с помощью соответствующих построений определите расположение оптического центра и фокусов линзы. Определите тип линзы и тип изображения. | + | [[Image:14.10-11.jpg|550px|Упражнения]]<br><br>2. На рисунке показаны главная оптическая ось линзы KN, светящаяся точка S и ее изображение S<sub>1</sub> . Перенесите рисунок в тетрадь и с помощью соответствующих построений определите расположение оптического центра и фокусов линзы. Определите тип линзы и тип изображения. |
| | | |
- | [[Image:14.10-12.jpg]] | + | [[Image:14.10-12.jpg|320px|Главная оптическая ось линзы KN]] |
| | | |
- | 3. Предмет расположен в фокусе собирающей линзы. Покажите графически, что изображение в этом случае не образуется. | + | 3. Предмет расположен в фокусе собирающей линзы. Покажите графически, что изображение в этом случае не образуется. |
| | | |
- | 4. На лист с печатным текстом попала капля прозрачного клея. Почему буквы, которые оказались под каплей, кажутся большими, чем соседние? | + | 4. На лист с печатным текстом попала капля прозрачного клея. Почему буквы, которые оказались под каплей, кажутся большими, чем соседние? |
| | | |
- | 5. Оптическая сила линзы 5 дптр. На каком расстоянии от линзы нужно расположить зажженную свечу, чтобы получить изображение пламени свечи в натуральную величину? Сделайте схематический чертеж, поясняющий ваше решение. | + | 5. Оптическая сила линзы 5 дптр. На каком расстоянии от линзы нужно расположить зажженную свечу, чтобы получить изображение пламени свечи в натуральную величину? Сделайте схематический чертеж, поясняющий ваше решение. |
| | | |
- | 6. Выполняя лабораторную работу, ученик с помощью линзы получил на экране четкое изображение нити накаливания электрической лампочки. Какими являются фокусное расстояние и оптическая сила линзы, если расстояние от электрической лампочки до линзы 30 см, а расстояние от линзы до экрана 15 см? | + | 6. Выполняя лабораторную работу, ученик с помощью линзы получил на экране четкое изображение нити накаливания электрической лампочки. Какими являются фокусное расстояние и оптическая сила линзы, если расстояние от электрической лампочки до линзы 30 см, а расстояние от линзы до экрана 15 см? |
| | | |
- | 7. Предмет расположен на расстоянии I м от линзы. Мнимое изображение предмета расположено на расстоянии 25 см от линзы. Определите оптическую силу линзы. Какая это линза — собирающая или рассеивающая? | + | 7. Предмет расположен на расстоянии I м от линзы. Мнимое изображение предмета расположено на расстоянии 25 см от линзы. Определите оптическую силу линзы. Какая это линза — собирающая или рассеивающая? |
| | | |
- | 8. Лампочка расположена на расстоянии 12,5 см от собирающой линзы, оптическая сила которой 10 дптр. На каком расстоянии от линзы получится изображение лампочки? | + | 8. Лампочка расположена на расстоянии 12,5 см от собирающой линзы, оптическая сила которой 10 дптр. На каком расстоянии от линзы получится изображение лампочки? |
- | | + | |
- | 9. С помощью линзы на экране получили четкое изображение предмета. Определите оптическую силу линзы, если предмет расположен на расстоянии 60 см от линзы. Расстояние между предметом и экраном 90 см.
| + | |
| | | |
| + | 9. С помощью линзы на экране получили четкое изображение предмета. Определите оптическую силу линзы, если предмет расположен на расстоянии 60 см от линзы. Расстояние между предметом и экраном 90 см. |
| | | |
| + | <br> |
| | | |
| *'''Экспериментальное задание''' | | *'''Экспериментальное задание''' |
| | | |
- | Используя свечу, собирающую линзу и [http://xvatit.com/it/audio_television/ экран], получите на экране увеличенное изображение пламени свечи. Заслоните половину линзы непрозрачным экраном. Опишите и объясните явление, которое наблюдается. | + | Используя свечу, собирающую линзу и [http://xvatit.com/it/audio_television/ экран], получите на экране увеличенное изображение пламени свечи. Заслоните половину линзы непрозрачным экраном. Опишите и объясните явление, которое наблюдается. |
- | | + | |
| | | |
| + | <br> |
| | | |
| *'''Физика и техника в Украине''' | | *'''Физика и техника в Украине''' |
| | | |
- | Государственное предприятие завод «Арсенал» (г. Киев) было основано в 1764 году как «арсенальные мастерские» для ремонта и изготовления различных видов вооружений, в том числе артиллерийских. С 1946 года предприятие перепрофилировалось на выпуск оптических, оптико-механических и оптико-электронных приборов. Все космические старты бывшего СССР и России обеспечивались оптико-электронными системами ориентирования, выпущенными на заводе «Арсенал». Одним из известнейших видов продукции завода является [http://xvatit.com/relax/photoshop-online.php фототехника], история которой началась с первой массовой фотокамеры «Киев-2» (1949 г.). Фотоаппараты, созданные арсенальцами, использовались для фотосъемки с борта космических кораблей серии «Восток», «Союз», лунных кораблей серий «Эхо» и «Зонд», орбитальной станции «Салют», а также в открытом космосе. | + | Государственное предприятие завод «Арсенал» (г. Киев) было основано в 1764 году как «арсенальные мастерские» для ремонта и изготовления различных видов вооружений, в том числе артиллерийских. С 1946 года предприятие перепрофилировалось на выпуск оптических, оптико-механических и оптико-электронных приборов. Все космические старты бывшего СССР и России обеспечивались оптико-электронными системами ориентирования, выпущенными на заводе «Арсенал». Одним из известнейших видов продукции завода является [http://xvatit.com/relax/photoshop-online.php фототехника], история которой началась с первой массовой фотокамеры «Киев-2» (1949 г.). Фотоаппараты, созданные арсенальцами, использовались для фотосъемки с борта космических кораблей серии «Восток», «Союз», лунных кораблей серий «Эхо» и «Зонд», орбитальной станции «Салют», а также в открытом космосе. |
| | | |
- | <br> ''Физика. 7 класс: Учебник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. — X.: Издательство «Ранок», 2007. — 192 с.: ил.'' | + | <br> ''Физика. 7 класс: Учебник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. — X.: Издательство «Ранок», 2007. — 192 с.: ил.'' |
| | | |
| '''<u>Содержание урока</u>''' | | '''<u>Содержание урока</u>''' |
Версия 17:03, 24 октября 2012
Гипермаркет знаний>>Физика>>Физика 7 класс>> Построение изображений, которые дает тонкая линза. Формула тонкой линзы
- Сейчас никого не удивляет, что можно увидеть бактерии и другие микроорганизмы, рассмотреть невидимые невооруженным глазом детали рельефа поверхности Луны или полюбоваться портретом, нарисованным на маковом зернышке. Все это стало возможным потому, что с помощью линзы получают разные по размеру изображения предметов.
1. Наблюдаем изображение предмета, полученное с помощью линзы
Расположив последовательно зажженную свечу, собирающую линзу и экран, получим на экране четкое изображение пламени свечи (рис. 3.59). Изображение может быть как большим, так и меньшим, чем само пламя, или равным ему — в зависимости от расстояния между свечой и экраном. Чтобы выяснить, при каких условиях с помощью линзы образуется то или иное изображение предмета, рассмотрим приемы его построения.
2. Учимся строить изображение предмета, которое дает тонкая линза
Любой предмет можно представить как совокупность точек. Каждая точка предмета, который светится собственным или отраженным светом, испускает лучи во всех направлениях.
Рис. 3.59. Получение изображения пламени свечи с помощью собирающей линзы
Рис. 3.60 Три простейших в построении луча («удобные лучи»)
1 — луч, проходящий через оптический центр О линзы (не преломляется и не изменяет своего направления); 2 — луч, параллельный главной оптической оси I линзы (после преломления в линзе идет через фокус Fy, 3 — луч, проходящий через фокус F (после преломления в линзе идет параллельно главной оптической оси I линзы)
Для построения изображения точки S, получаемого с помощью линзы, достаточно найти точку пересечения S1 любых двух лучей, выходящих из точки S и проходящих сквозь линзу (точка S1 и будет действительным изображением точки S). Кстати, в точке S1 пересекаются все лучи, выходящие из точки S, однако для построения изображения достаточно двух лучей (любых из трех показанных на рис. 3.60).
Изобразим схематически предмет стрелкой AB и удалим его от линзы на расстояние, большее, чем 2F (за двойным фокусом) (рис. 3.61, а). Сначала построим изображение B1 точки В. Для этого воспользуемся двумя «удобными» лучами (луч I и луч 2). Эти лучи после преломления в линзе пересекутся в точке B1. Значит, точка B1 является изображением точки В. Для построения изображения A1 точки А из точки B1 опустим перпендикуляр на главную оптическую ось I. Точка пересечения перпендикуляра и оси I и является точкой A1.
Значит, A1B1 и является изображением предмета AB, полученное с помощью линзы. Мы видим: если предмет расположен за двойным фокусом собирающей линзы, то его изображение, полученное с помощью линзы, будет уменьшенным, перевернутым, действительным. Такое изображение получается, например, на пленке фотоаппарата (рис. 3.61, б ) или сетчатке глаза.
На рис. 3.62, а показано построение изображения предмета AB, полученного с помощью собирающей линзы, в случае, когда предмет расположен между фокусом и двойным фокусом.
Рис. 3.61 а — построение изображения A1 S1 предмета в собирающей линзе: предмет AВ расположен за двойным фокусом линзы; б — ход лучей в фотоаппарате
Рис. 3.62. а — построение изображения A1S1 предмета в собирающей линзе : предмет AВ расположен между фокусным и двойным фокусным расстояниями; б - ход лучей в проекционном аппарате
Изображение предмета в этом случае будет увеличенным, перевернутым, действительным. Такое изображение позволяет получить проекционная аппаратура на экране (рис. 3.62, б).
Если поместить предмет между фокусом и линзой, то изображения на экране мы не увидим. Ho, посмотрев на предмет сквозь линзу, увидим изображение предмета — оно будет прямое, увеличенное.
Используя «удобные лучи» (рис. 3.63, а), увидим, что после преломления в линзе реальные лучи, вышедшие из точки В, пойдут расходящимся пучком. Однако их продолжения пересекутся в точке B1. Напоминаем, что в этом случае мы имеем дело с мнимым изображением предмета. То есть если предмет расположен между фокусом и линзой, то его изображение будет увеличенным, прямым, мнимым, расположенным с той же стороны от линзы, что и сам предмет. Такое изображение можно получить с помощью лупы (рис. 3.63, б) или микроскопа.
Рис. 3.63. а — построение изображения A1 S1 предмета в собирающей линзе: предмет AВ расположен между линзой и ее фокусом; б — с помощью лупы можно получить увеличенное изображение предмета и рассмотреть его подробнее
Рис. 3.64 Построение изображений A1 S1 предмета, создаваемых рассеивающей линзой, в случае различного расположения предмета AB относительно линзы
Итак, размеры и вид изображения, полученного с помощью собирающей линзы, зависят от расстояния между предметом и этой линзой.
Внимательно рассмотрите рис. 3.64, на котором показано построение изображения предмета, полученного с помощью рассеивающей линзы. Построение показывает, что рассеивающая линза всегда дает мнимое, уменьшенное, прямое изображение предмета, расположенное с той же стороны от линзы, что и сам предмет.
Мы часто сталкиваемся с ситуацией, когда предмет значительно больше, чем линза (рис. 3.65), или когда часть линзы закрыта непрозрачным экраном (например, линза объектива фотоаппарата). Как создается изображение в этих случаях? На рисунке видно, что лучи 2 и 3 при этом не проходят через линзу. Однако мы, как и раньше, можем использовать эти лучи для построения изображения, получаемого с помощью линзы. Поскольку реальные лучи, вышедшие из точки В, после преломления в линзе пересекаются в одной точке — B1, то «удобные лучи», с помощью которых мы строим изображение, тоже пересеклись бы в точке B1.
3. Знакомимся с формулой тонкой линзы
Существует математическая зависимость между расстоянием d от предмета до линзы, расстоянием f от изображения предмета до линзы и фокусным расстоянием F линзы. Эта зависимость называется формулой тонкой линзы и записывается так:
Рис. 3.65. Построение изображения A1B1 предмета в случае, когда предмет AB значительно больше линзы
Пользуясь формулой тонкой линзы для решения задач, следует иметь в виду: расстояние f (от изображения предмета до линзы) следует брать со знаком минус, если изображение мнимое, и со знаком плюс, если изображение действительное; фокусное расстояние F собирающей линзы положительное, а рассеивающей — отрицательное.
4. Учимся решать задачи
Задача. Рассматривая монету с помощью лупы, оптическая сила которой +5 дптр, мальчик расположил монету на расстоянии 2 см от лупы. Определите, на каком расстоянии от лупы мальчик наблюдал изображение монеты. Каким будет это изображение — действительным или мнимым?
В зависимости от вида линзы (собирающая или рассеивающая) и местоположения предмета относительно этой линзы получают разные изображения предмета с помощью линзы (см. таблицу):
Местоположение предмета
| Характеристика изображения
|
в собирающей линзе
| в рассеивающей линзе
|
За двойным фокусом линзы (d > 2F)
| действительное, уменьшенное, перевернутое
| мнимое, уменьшенное, прямое
|
Между фокусом и двойным фокусом линзы (F < d < 2F)
| действительное, увеличенное, перевернутое
|
Между линзой и фокусом (d<F)
| мнимое, увеличенное, прямое
|
Таким образом, по типу изображения можно судить как о виде линзы, так и о местоположении предмета относительно нее.
Расстояние d от предмета до линзы, расстояние f от изображения до линзы и фокусное расстояние F связаны формулой тонкой линзы:
1. От чего зависят характеристики изображений, получаемых с помощью собирающей линзы?
2. Какие лучи удобно использовать для построения изображения, получаемого с помощью линзы?
3. Можно ли получить действительное изображение с помощью собирающей линзы? рассеивающей линзы?
4. Можно ли получить мнимое изображение с помощью собирающей линзы? рассеивающей линзы?
5. С помощью линзы получено изображение какого-то предмета. В каком случае его можно увидеть на экране — когда это изображение является действительным или когда оно мнимое?
6. На каком расстоянии от линзы должен быть предмет, чтобы размеры самого предмета и его изображение были одинаковыми?
7. Можно ли по характеристикам изображения, полученного с помощью линзы, определить, какая это линза — собирающая или рассеивающая?
8. Назовите известные вам оптические приборы, в которых есть линзы.
9. Какие физические величины связывает формула тонкой линзы?
10. Какого правила следует придерживаться, применяя формулу тонкой линзы?
1. Перенесите рисунок в тетрадь и для каждого случая постройте изображение предмета AB в собирающей линзе. Охарактеризуйте полученные изображения.
2. На рисунке показаны главная оптическая ось линзы KN, светящаяся точка S и ее изображение S1 . Перенесите рисунок в тетрадь и с помощью соответствующих построений определите расположение оптического центра и фокусов линзы. Определите тип линзы и тип изображения.
3. Предмет расположен в фокусе собирающей линзы. Покажите графически, что изображение в этом случае не образуется.
4. На лист с печатным текстом попала капля прозрачного клея. Почему буквы, которые оказались под каплей, кажутся большими, чем соседние?
5. Оптическая сила линзы 5 дптр. На каком расстоянии от линзы нужно расположить зажженную свечу, чтобы получить изображение пламени свечи в натуральную величину? Сделайте схематический чертеж, поясняющий ваше решение.
6. Выполняя лабораторную работу, ученик с помощью линзы получил на экране четкое изображение нити накаливания электрической лампочки. Какими являются фокусное расстояние и оптическая сила линзы, если расстояние от электрической лампочки до линзы 30 см, а расстояние от линзы до экрана 15 см?
7. Предмет расположен на расстоянии I м от линзы. Мнимое изображение предмета расположено на расстоянии 25 см от линзы. Определите оптическую силу линзы. Какая это линза — собирающая или рассеивающая?
8. Лампочка расположена на расстоянии 12,5 см от собирающой линзы, оптическая сила которой 10 дптр. На каком расстоянии от линзы получится изображение лампочки?
9. С помощью линзы на экране получили четкое изображение предмета. Определите оптическую силу линзы, если предмет расположен на расстоянии 60 см от линзы. Расстояние между предметом и экраном 90 см.
- Экспериментальное задание
Используя свечу, собирающую линзу и экран, получите на экране увеличенное изображение пламени свечи. Заслоните половину линзы непрозрачным экраном. Опишите и объясните явление, которое наблюдается.
- Физика и техника в Украине
Государственное предприятие завод «Арсенал» (г. Киев) было основано в 1764 году как «арсенальные мастерские» для ремонта и изготовления различных видов вооружений, в том числе артиллерийских. С 1946 года предприятие перепрофилировалось на выпуск оптических, оптико-механических и оптико-электронных приборов. Все космические старты бывшего СССР и России обеспечивались оптико-электронными системами ориентирования, выпущенными на заводе «Арсенал». Одним из известнейших видов продукции завода является фототехника, история которой началась с первой массовой фотокамеры «Киев-2» (1949 г.). Фотоаппараты, созданные арсенальцами, использовались для фотосъемки с борта космических кораблей серии «Восток», «Союз», лунных кораблей серий «Эхо» и «Зонд», орбитальной станции «Салют», а также в открытом космосе.
Физика. 7 класс: Учебник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. — X.: Издательство «Ранок», 2007. — 192 с.: ил.
Содержание урока
конспект урока и опорный каркас
презентация урока
интерактивные технологии
акселеративные методы обучения
Практика
тесты, тестирование онлайн
задачи и упражнения
домашние задания
практикумы и тренинги
вопросы для дискуссий в классе
Иллюстрации
видео- и аудиоматериалы
фотографии, картинки
графики, таблицы, схемы
комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты
Дополнения
рефераты
шпаргалки
фишки для любознательных
статьи (МАН)
литература основная и дополнительная
словарь терминов
Совершенствование учебников и уроков
исправление ошибок в учебнике
замена устаревших знаний новыми
Только для учителей
календарные планы
учебные программы
методические рекомендации
обсуждения
Идеальные уроки-кейсы
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.
|