Побудова зображень, які дає тонка лінза

Гіпермаркет знань >> Фізика >> Фізика 7 клас >> Побудова зображень, які дає тонка лінза. Формула тонкої лінзи

• Зараз нікого не дивує, що можна побачити бактерії та інші мікроорганізми, розглянути невидимі неозброєним оком дета-чи рельєфу поверхні Місяця або помилуватися портретом, намальований-ним на маковому зернятку. Все це стало можливим тому, що з по-міццю лінзи отримують різні за розміром зображення предметів.

1. Спостерігаємо зображення предмета, отримане за допомогою лінзи

Розташувавши послідовно запалено-ву свічку, збирає лінзу і екран, напів-чим на екрані чітке зображення полум'я свічки (рис. 3.59). Зображення може бути як великою, так і меншим, ніж саме полум'я, або рівним йому - в залежності від відстані між свічкою і екраном. Щоб з'ясувати, за яких умов за допомогою лінзи утворюється те чи інше зображення предмета, рассмот-рим прийоми його побудови.

2. Вчимося будувати зображення предмета, яке дає тонка лінза

Будь-який предмет можна уявити як сукупність точок. Кожна точка пред-мета, який світиться власним або відбитим світлом, випускає промені у всіх напрямках.

Мал. 3.59. Отримання зображення-ня полум'я свічки за допомогою збиральної лінзи

Мал. 3.60 Три найпростіших в побудові променя ( «зручні промені»)

1 - промінь, що проходить через оп-тичний центр Про лінзи (без пе-ломляющим і не змінює свого напрямку);
2 - промінь, паралельний головній оптичній осі I лінзи (після заломлення в лінзі йде через фокус Fy,
3 - промінь, що проходить через фокус F (після заломлення в лінзі йде паралельно головній опти-чеський осі I лінзи)

Для побудови зображення точки S, одержуваного за допомогою лінзи, досить знайти точку перетину S1 будь-яких двох променів, що виходять з точки S і прохо-дящих крізь лінзу (точка S1 і буде дійсним зображенням точки S). До речі, в точці S1 перетинаються всі промені, що виходять з точки S, однак для побудови зображення достатньо двох променів (будь-яких із трьох показаних на рис. 3.60).

Зобразимо схематично предмет стрілкою AB і видалимо його від лінзи на відстань, більшу, ніж 2F (за подвійним фокусом) (рис. 3.61, а). Спочатку по-будуємо зображення B1 точки В. Для цього скористаємося двома «зручними» променями (промінь I і промінь 2). Ці промені після заломлення в лінзі перетнуться в точ-ке B1. Значить, точка B1 є зображенням точки В. Для побудови изоб-ражения A1 точки А з точки B1 опустимо перпендикуляр на головну оптичні-кую вісь I. Точка перетину перпендикуляра і осі I і є точкою A1.

Значить, A1 B1 і є зображенням предмета AB, отримане з по-міццю лінзи. Ми бачимо: якщо предмет розташований за подвійним фокусом збиральної лінзи, то його зображення, отримане за допомогою лінзи, буде зменшеним, перевернутим, дійсним. Таке зображення получа-ється, наприклад, на плівці фотоапарата (рис. 3.61, б) або сітківці ока.

На рис. 3.62, а показано побудову зображення предмета AB, отриманий-ного за допомогою збиральної лінзи, в разі, коли предмет розташований між фокусом і подвійним фокусом.

Мал. 3.61 а - побудова зображення A1 S1 предмета в збирає лінзі: предмет АВ располо-дружин за подвійним фокусом лінзи; б - хід променів у фотоапараті

Мал. 3.62. а - побудова зображення A1 S1 предмета в збирає лінзі. предмет АВ рас-покладений між фокусною і подвійним фокусною відстанню; б - хід променів в проекційному апараті

Зображення предмета в цьому випадку буде збільшеним, перевернутим, дійсним. Таке зображення дозволяє отримати проекційна апаратура на екрані (рис. 3.62, б).

Якщо помістити предмет між фокусом і лінзою, то зображення на екрані ми не побачимо. Ho, подивившись на предмет крізь лінзу, побачимо изоб-ражение предмета - воно буде пряме, збільшене.

Використовуючи «зручні промені» (рис. 3.63, а), побачимо, що після Ломлячи-ня в лінзі реальні промені, що вийшли з точки В, підуть розходяться пучком. Однак їх продовження перетнуться в точці B1. Нагадуємо, що в цьому випадку ми маємо справу з уявним зображенням предмета. Тобто якщо предмет розташований між фокусом і лінзою, то його зображення бу-дет збільшеним, прямим, уявним, розташованим з тієї ж сторони від лінзи, що і сам предмет. Таке зображення можна отримати за допомогою лупи (рис. 3.63, б) або мікроскопа.

Мал. 3.63. а - побудова зображення A1 S1 предмета в збирає лінзі: предмет АВ распо-хибна між лінзою і її фокусом; б - за допомогою лупи можна отримати збільшене зображення-ня предмета і розглянути його докладніше

Мал. 3.64 Побудова зображень A1 S1 предмета, створюваних розсіює лінзою, в разі різного розташування предмета AB щодо лінзи

Отже, розміри і вид зображення, отриманого за допомогою збиральної лінзи, залежать від відстані між предметом і цієї лінзою.

Уважно розгляньте рис. 3.64, на якому показано побудову зображення предмета, отриманого за допомогою розсіює лінзи. Як і будова показує, що розсіює лінза завжди дає уявне, умень-шенное, пряме зображення предмета, розташоване з тієї ж сторони від лінзи, що і сам предмет.

Ми часто стикаємося з ситуацією, коли предмет значно більше, ніж лінза (рис. 3.65), або коли частина лінзи закрита непрозорим Екран-ном (наприклад, лінза об'єктива фотоапарата). Як створюється зображення в цих випадках? На малюнку видно, що промені 2 і 3 при цьому не проходять через лінзу. Однак ми, як і раніше, можемо використовувати ці промені для побудови зображення, одержуваного за допомогою лінзи. Оскільки реаль-ні промені, що вийшли з точки В, після заломлення в лінзі перетинаються в одній точці - B1. то «зручні промені», за допомогою яких ми будуємо зображення, теж перетнулися б в точці B1.

3. Знайомимося з формулою тонкої лінзи

Існує математична залежність між відстанню d від предмета до лінзи, відстанню f від зображення предмета до лінзи і фо-кусні відстанню F лінзи. Ця залежність називається формулою тон-кою лінзи і записується так:

Мал. 3.65. Побудова зображення A1 B1 предмета в разі, коли предмет AB значно біль-ше лінзи

Користуючись формулою тонкої лінзи для вирішення завдань, слід мати на увазі: відстань f (від зображення предмета до лінзи) слід брати зі знаком мінус, якщо зображення уявне, і зі знаком плюс, якщо зображення дійсне; фокусна відстань F збирає лінзи позитивне, а розсіює - негативне.

4. Вчимося вирішувати завдання

Завдання. Розглядаючи монету за допомогою лупи, оптична сила якої +5 дптр, хлопчик розташував монету на відстані 2 см від лупи. Визначте, на якій відстані від лупи хлопчик спостерігав изоб-ражение монети. Яким буде це зображення - дійсним або уявним?

Залежно від виду лінзи (збирає або розсіює) і міс-тоположенія предмета щодо цієї лінзи отримують різні зображені вання предмета за допомогою лінзи (див. Таблицю):