Мета: Навчитися отримувати різні зображення предметів за допомогою збиральної лінзи, визначити фокусну відстань і оптичну силу лінзи, користуючись формулою лінзи.

Обладнання: збиральна лінза на підставці, лампа для кишенькового ліхтарика з джерелом живлення або свічка, білий екран, вимірювальна лінійка.

Короткі теоретичні відомості

Головною частиною оптичних приладів є лінза. В оптиці використовують сферичні лінзи (опуклі або вгнуті).

Пряма, що проходить через центри С1 і С2 сферичних поверхонь, які обмежують лінзу називається оптичною віссю лінзи. Точку О, яка лежить на оптичній осі в центрі лінзи, називають оптичним центром лінзи.
Хід променів світла в опуклій і вгнутій лінзах
Вгнуту лінзу називають розсіювальною лінзою.

Точка   – фокус лінзи; відстань від оптичного центра лінзи О до точки   називають фокусною відстанню лінзи і позначають буквою  .
Величину обернену головній фокусній відстані, називають оптичною силою   лінзи. Оптична сила лінзи характеризує заломну здатність лінзи: чим більша оптична сила лінзи, тим більша її заломна здатність:
.
За одиницю оптичної сили взято діоптрію (1 дптр):  .
Для побудови зображення, що дає лінза, звичайно вибирають промені, які можна накреслити, не визначаючи кутів. На малюнку показано побудову зображення стрілки АВ у збиральній лінзі за допомогою таких променів.


Формула збиральної лінзи має такий вигляд:

де   – головна фокусна відстань лінзи,  – відстань предмета до центра лінзи;   – відстань від зображення до центра лінзи.

Хід роботи
1.    За допомогою лінзи утворіть зображення вікна на екрані. Виміряйте відстань від лінзи до зображення – це буде приблизно фокусна відстань лінзи  . Її буде виміряно тим точніше, чим далі від вікна розміщений екран.

2.    Послідовно розміщуйте лампу (свічку) на різних відстанях   від лінзи:
1)     ;
2)     ;
3)     ;
4)     .
Щоразу спостерігайте утворене на екрані зображення лампи (свічки) і вимірюйте в метрах відстань   від джерела світла до лінзи та відстань   від лінзи до екрана.
Визначте фокусну відстань   та оптичну силу   лінзи за формулою:

3.    Результати вимірювань занесіть у таблицю.

4.    Виконайте побудову зображень.
№     , м
, м
, м
, дптр
Вигляд зображення
1                   
2                   
3                   
4                   


Одержання зображень за допомогою лінзи та визначення фокусної відстані і оптичної сили
(перевірка знань по результатах виконання роботи)

1.    Що називають головною оптичною віссю лінзи?
а) лінія, що проходить через оптичний центр лінзи;
б) пряма, що проходить через фокус;
в) пряма, що проходить через центри сферичних поверхонь перпендикулярно до поверхонь лінзи.
2.    Що називається бічною оптичною віссю?
а) пряма, що проходить через оптичну межу;
б) пряма, що проходить через фокус;
в) пряма, що проходить через центри оптичних поверхонь, перпендикулярно до поверхні лінзи.
3.    Що станеться з зображенням, якщо половину лінзи закрити непрозорим екраном?
а) зображення стане чіткіше, але менш яскраве;
б) від предмета залишиться половина зображення;
в) ніяких змін не відбудеться.
4.    Як називається величина, обернена головній фокусній відстані, і в яких одиницях вона вимірюється?
а) оптична сила, м;
б) збільшення, м-1;
в) оптична сила, м-1.
5.    На якій відстані від лінзи потрібно поставити предмет, щоб одержати дійсне і збільшене зображення?
а)  ;
б)  ;
в)  .

6.    Що таке лінза?
а) прозорі тіла, які дають збільшене, або зменшене зображення;
б) прозорі тіла, заломлюючі поверхні яких є частинами сфер;
в) прозорі тіла, заломлюючі поверхні яких є частинами сфер чи сфер і площини.
7.    Обчисліть оптичну силу лінзи, фокусна відстань якої 40 см.
а)  ;
б)  ;
в)  .
8.    Чи може дати розсіювальна лінза зображення вікна на екрані?
а) може, воно буде зменшеним;
б) може, якщо екран розмістити близько біля лінзи;
в) не може, оскільки вона дає тільки уявне зображення.
9.    Обчисліть фокусну відстань лінзи, що має оптичну силу 2 дптр.
а)  ;
б)  ;
в)  .
10.    Дайте характеристику зображення, якщо предмет знаходиться між фокусом і подвійним фокусом збірної лінзи.
а) збільшене, пряме, дійсне;
б) збільшене, обернене, дійсне;
в) зменшене, пряме, уявне.

Одержання зображень за допомогою лінзи та визначення фокусної відстані і оптичної сили

(перевірка знань по допуску до виконання роботи)
1.    Що називають головним фокусом?
а) точка, де перетинаються промені, що падають на лінзу паралельним пучком;
б) точка, через яку проходять промені без заломлення;
в) точка на головній оптичні осі, де перетинаються промені, що падають на лінзу паралельно до головної оптичної осі;
2.    Вкажіть формулу тонкої лінзи.
а)  ;
б)  ;
в)  .
3.    Що називають оптичною силою лінзи?
а) величина, обернена радіусу кривизни лінзи;
б) величина, що характеризує оптичні властивості лінзи і обернена фокусній віддалі лінзи;
в) величина, що характеризує оптичні властивості лінзи і рівна фокусній віддалі лінзи.
4.    При якій умові збірна лінза дає уявне зображення?
а) коли предмет знаходиться в фокусі;
б) коли предмет знаходиться між оптичним центом і фокусом;
в) коли предмет знаходиться за уявним фокусом.
5.    При якій умові збірна лінза дає зменшене зображення?
а) коли предмет знаходиться між фокусом і подвійним фокусом;
б) коли предмет знаходиться в точці подвійного фокусу;
в) коли предмет знаходиться за подвійним фокусом.
6.    В яких одиницях вимірюється оптична сила лінзи?
а) м;
б) м-1;
в) Н.
7.    По якій формулі визначається лінійне збільшення лінзи?
а)  ;
б)  ;
в)  .
8.    Предмет знаходиться в точці подвійного фокуса. Вкажіть малюнок де вірно виконано побудову зображення.



а)




б)




в)





9.    Вкажіть малюнок де вірно виконано побудову.


а)




б)




в)


10.    Що називають оптичним центром лінзи?
а) точка на головній оптичні осі через яку проходять промені без заломлення;
б) точка в лінзі через яку проходять промені без заломлення;
в) точка де перетинаються промені що падають на лінзу паралельним пучком.