Лабораторная работа «Получение изображения при помощи линзы»

Введение

Линзы являются важнейшими инструментами в оптике. Они позволяют создавать изображения предметов, изменять их размер и форму, а также направлять световые лучи. Изучение того, как формируются изображения с помощью линзы, помогает понять принцип работы множества оптических приборов: очков, микроскопов, телескопов, проекторов и луп.

В данной лабораторной работе школьники смогут на практике увидеть, как собирающая линза формирует изображения предметов, определить их характер, размеры и расположение относительно линзы и экрана.

Понимание этих процессов позволяет не только глубже усвоить теорию оптики, но и развивает наблюдательность, внимательность и навыки экспериментальной работы, необходимые для успешного изучения физики.

Цель лабораторной работы

• Получение изображения предмета с помощью собирающей линзы.

• Исследование характера изображения (действительное, мнимое, прямое или перевернутое).

• Измерение размеров изображения и сравнение их с размерами предмета.

• Определение условий, при которых изображение формируется на экране.

Перечень оборудования

Для проведения лабораторной работы потребуются следующие приборы и материалы:

1. Метровая линейка — для измерения расстояния между линзой, предметом и экраном.

2. Линза на подставке — собирающая линза с известным фокусным расстоянием.

3. Белый матовый экран — для наблюдения действительного изображения.

4. Источник света — лампа или светящийся предмет, служащий объектом исследования.

Дополнительно можно использовать подставки и крепления для линзы и экрана, чтобы они находились на одной оптической оси.

Ход работы

1. Подготовка оборудования:

   • Установите линзу на подставку.

   • Разместите белый экран напротив линзы.

   • Установите источник света за предметом, который будет изображён.

2. Проведение эксперимента:

   • Перемещайте линзу вдоль линейки, наблюдая за формируемым изображением на экране.

   • Определите, при каком расстоянии от линзы изображение становится чётким.

   • Зафиксируйте положение линзы, предмета и экрана.

3. Измерения:

   • Измерьте расстояние между линзой и предметом (a) и между линзой и экраном (b).

   • Сравните размеры изображения с реальными размерами предмета.

   • Определите увеличение линзы по формуле:

     ​

4. Анализ:

   • Определите, какое изображение формируется: действительное или мнимое.

   • Обратите внимание, перевернуто изображение или нет.

   • Сделайте вывод о зависимости расположения изображения от положения предмета относительно фокуса линзы.

Теоретические сведения

1. Собирающая линза

   • Лучи света после прохождения через линзу собираются в фокусе.

   • При удалении предмета за двойной фокус изображение уменьшенное и действительное.

   • При расположении предмета между фокусом и линзой изображение увеличенное, мнимое и прямое.

2. Основные точки линзы:

   • Оптический центр, фокус, двойной фокус.

   • Главная оптическая ось — линия, соединяющая оптический центр и фокус.

3. Применение:

   • Изучение линз помогает понять работу луп, очков, микроскопов, телескопов и фотоаппаратов.

Вопросы для самопроверки

1. Какие приборы и материалы используются в лабораторной работе?

2. Для чего служит белый экран?

3. Как изменяется изображение при перемещении линзы вдоль оптической оси?

4. Какие характеристики изображения можно определить экспериментально?

5. Как определяется увеличение линзы?

6. Чем отличается действительное изображение от мнимого?

7. Как зависит вид изображения от положения предмета относительно фокуса линзы?

8. Какие виды линз используются в повседневной жизни и в оптике?

9. Что такое фокус и двойной фокус линзы?

10. Какие ошибки могут возникнуть при проведении эксперимента и как их избежать?