Как найти увеличение рассеивающей линзы - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Загрузить PDF

Оптическое увеличение – это отношение линейных или угловых размеров изображения и предмета.^[1] Например, линза, увеличивающая размеры предмета, имеет большое увеличение, а линза, уменьшающая размеры предмета, имеет малое увеличение. Увеличение, как правило, вычисляется по формуле M = (h_i/h_o) = -(d_i/d_o), где М – увеличение, h_i – высота изображения, h_o – высота объекта, d_i и d_o – расстояние до изображения и предмета.

Примечание: собирающая линза широкая посередине и узкая по краям; рассеивающая линза широкая по краям и узкая посередине.^[2] Процесс вычисления увеличения одинаков для обеих линз за одним исключением в случае рассеивающей линзы.

1
Напишите формулу. Теперь определите, какие переменные вам даны. По формуле вы можете найти любую переменную, входящую в формулу (а не только увеличение).
- Например, рассмотрим фигурку высотой 6 см, которая находится на расстоянии 50 см от собирающей линзы с фокусным расстоянием 20 см. Здесь вы должны найти увеличение, размер изображения и расстояние до изображения. Запишите формулу так:
  
  M = (h_i/h_o) = -(d_i/d_o)
- В задаче даны h_o (высота фигурки) и d_o (расстояние от фигурки до линзы). Вы также знаете фокусное расстояние линзы, которое не входит в формулу. Вы должны найти h_i, d_i и M.
2
Используйте формулу линзы для вычисления d_i, если вы знаете расстояние от линзы до предмета и фокусное расстояние линзы. Формула линзы: 1/f = 1/d_o + 1/d_i, где f = фокусное расстояние линзы.
- В нашем примере:
  
  1/f = 1/d_o + 1/d_i
  
  1/20 = 1/50 + 1/d_i
  
  5/100 — 2/100 = 1/d_i
  
  3/100 = 1/d_i
  
  100/3 = d_i = 33,3 см
- Фокусное расстояние линзы – это расстояние от центра объектива до точки, в которой сходятся лучи света. В задачах фокусное расстояние, как правило, дано. В реальной жизни фокусное расстояние наносится на оправу линзы.^[3]
3
Теперь вы знаете d_o и d_i и можете найти высоту увеличенного изображения и увеличение линзы. Обратите внимание, что формула для вычисления увеличения включает два знака равенства (M = (h_i/h_o) = -(d_i/d_o)), то есть оба отношения равны, и вы можете воспользоваться этим фактом при вычислении M и h_i.
- В нашем примере найдите h_i следующим образом:
  
  (h_i/h_o) = -(d_i/d_o)
  
  (h_i/6) = -(33,3/50)
  
  h_i = -(33,3/50) × 6
  
  h_i = -3,996 см
- Обратите внимание, что отрицательная высота означает, что изображение будет перевернутым.
4
Для вычисления М используйте либо –(d_i/d_o), либо (h_i/h_o).
- В нашем примере:
  
  M = (h_i/h_o)
  
  M = (-3,996/6) = -0,666
- Вы получите тот же результат, используя значения d:
  
  M = -(d_i/d_o)
  
  M = -(33,3/50) = -0,666
- Обратите внимание, что увеличение не имеет единиц измерения.
5
Если у вас есть значение увеличения, вы можете предположить некоторые свойства изображения.
- Размер изображения. Чем больше значение М, тем больше изображение. Значения M между 1 и 0 свидетельствуют о том, что предмет через линзу будет выглядеть меньше.
- Ориентация изображения. Отрицательные значения М указывают на то, что изображение предмета будет перевернутым.
- В нашем примере М = -0,666, то есть изображение фигурки будет перевернутым и составлять две трети высоты фигурки.
6
В случае рассеивающей линзы используйте отрицательное значение фокусного расстояния. Это единственное отличие вычисления увеличения рассеивающей линзы от вычисления увеличения собирающей линзы (все формулы остаются теми же). В нашем примере этот факт повлияет на значение d_i.
- Проделаем вычисления для нашего примера еще раз, но при условии, что мы используем рассеивающую линзу с фокусным расстоянием -20 см. Все другие значениями остаются такими же.
- Во-первых, найдем d_i через формулу линзы:
  
  1/f = 1/d_o + 1/d_i
  
  1/-20 = 1/50 + 1/d_i
  
  -5/100 — 2/100 = 1/d_i
  
  -7/100 = 1/d_i
  
  -100/7 = d_i = -14,29 см
- Теперь найдем h_i и M.
  
  (h_i/h_o) = -(d_i/d_o)
  
  (h_i/6) = -(-14,29/50)
  
  h_i = -(-14,29/50) × 6
  
  h_i = 1,71 см
  
  M = (h_i/h_o)
  
  M = (1,71/6) = 0,285
Реклама

Две линзы

1
Найдите фокусное расстояние обеих линз. Когда вы имеете дело с системой, состоящей из двух линз, которые расположены параллельно друг другу (например, как в телескопе), вам нужно определить фокусное расстояние обеих линз, чтобы найти увеличение такой системы. Это можно сделать по формуле M = f_o/f_e.^[4]
- В формуле f_o – это фокусное расстояние линзы объектива, f_o – это фокусное расстояние линзы окуляра (к окуляру вы прикладываете глаз).
2
Подставьте значения фокусных расстояний в формулу, и вы найдете увеличение системы из двух линз.
- Например, рассмотрим телескоп, в котором фокусное расстояние линзы объектива равно 10 см, а фокусное расстояние линзы окуляра равно 5 см. М = 10/5 = 2.
Реклама

Детальный метод

1
Найдите расстояние между линзами и предметом. Если перед предметом расположены две линзы, можно вычислить увеличение конечного изображения, зная расстояния от предмета до линз, высоту предмета и фокусные расстояния обеих линз.
- Рассмотрим предыдущий пример – фигурку высотой 6 см, которая находится на расстоянии 50 см от собирающей линзы с фокусным расстоянием 20 см и на расстоянии 100 см от второй линзы с фокусным расстоянием 5 см. Найдите увеличение такой системы линз.
2
Найдите расстояние до изображения, его высоту и увеличение первой линзы. Начните с ближайшей к фигурке линзы и по формуле линзы найдите расстояние до изображения, а затем по формуле для вычисления увеличения найдите высоту изображения и увеличение.
- В предыдущем разделе мы выяснили, что первая линза дает изображение высотой -3,996 см, расстояние до изображения равно 33,3 см, а увеличение равно -0,666.
3
Используйте изображение от первой линзы в качестве предмета для второй линзы. Теперь вы можете найти увеличение второй линзы, высоту изображения и расстояние до него; для этого используйте те же методы, которые вы использовали для первой линзы, только в этот раз вместо фигурки воспользуйтесь изображением от первой линзы.
- В нашем примере изображение находится на расстоянии 33,3 см от первой линзы, поэтому находится на расстоянии 50-33,3 = 16,7 см от второй линзы. Найдем расстояние до изображения от второй линзы, используя найденное расстояние до предмета и фокусное расстояние второй линзы.
  
  1/f = 1/d_o + 1/d_i
  
  1/5 = 1/16,7 + 1/d_i
  
  0,2 — 0,0599 = 1/d_i
  
  0,14 = 1/d_i
  
  d_i = 7,14 см
- Теперь мы можем найти h_i и M для второй линзы:
  
  (h_i/h_o) = -(d_i/d_o)
  
  (h_i/-3,996) = -(7,14/16,7)
  
  h_i = -(0,427) × -3,996
  
  h_i = 1,71 см
  
  M = (h_i/h_o)
  
  M = (1,71/-3,996) = -0,428
4
Продолжайте описанный процесс вычислений для любого числа дополнительных линз. Для каждой последующей линзы предметом считайте изображение от предыдущей линзы и используйте формулу линзы и формулу для вычисления увеличения.
- Имейте в виду, что последующие линзы могут переворачивать изображение. Например, полученное выше значение увеличения (-0,428) свидетельствует о том, что изображение от второй линзы будет составлять 4/10 размера изображения предмета от первой линзы, но теперь изображение фигурки не будет перевернутым (вторая линза перевернет «перевернутое» изображение от первой линзы).
Реклама

Советы

На биноклях, как правило, стоит такая маркировка: число х число, например, 8×25 или 8×40. В этом случае первое число – это увеличение бинокля. Второе число относится к четкости изображения.
Заметьте, что для системы, состоящей из одной линзы, увеличение будет отрицательным в случае, если расстояние до предмета превышает фокусное расстояние линзы. Это не означает, что изображение предмета будет меньше его действительной высоты. Просто в данном случае изображение будет перевернутым.

Об этой статье

Эту страницу просматривали 32 013 раз.

Была ли эта статья полезной?

Источник

Определение

Формула тонкой линзы — формула, связывающая три величины: расстояние от предмета до линзы, расстояние от изображения до линзы и фокусное расстояние линзы.

Условные обозначения:

расстояние от предмета до линзы — d (м);
расстояние от изображения до линзы— f (м);
фокусное расстояние линзы — F (м).

Вывод формулы

Обратимся к рисунку, который мы использовали для объяснения правила построения изображений в собирающих линзах:

Видно, что треугольники АОВ и А₁В₁О подобные (по двум углам). Следовательно:

BOOB1=ABA1B1

По двум углам также являются подобными треугольники COF и FA₁B₁. Отсюда делаем вывод, что:

COA1B1=OFFB1

Линия предмета образует с частью главной оптической оси, перпендикуляром, проведенным из верхней точки к линзе, и частью самой линзы прямоугольник. Следовательно, его противоположные стороны равны:

AB=CO

Следовательно:

ABA1B1=COA1B1

Отсюда следует, что:

BOOB1=OFFB1

BO является расстоянием от предмета до линзы. Обозначим его за d. OB1 является расстоянием от линзы до изображения. Обозначим его за f. OF является фокусным расстоянием линзы. Обозначим его за F. FB1 является разностью расстояния от линзы до изображения и фокусного расстояния линзы. Поэтому это выражение мы можем записать так:

df=Ff−F

Избавимся от знаменателей и получим:

fd−Fd=fF

Или можно записать так:

fF+Fd=fd

Теперь все члены равенства поделим на произведение Ffd. В результате вычислений получим формулу тонкой линзы:

Формула тонкой линзы

1d+1f=1F

Поскольку величиной, равной обратной фокусному расстоянию, является оптическая сила, формулу тонкой линзы можно записать следующим образом:

1d+1f=D

Величины d, ƒ и F могут быть как положительными, так и отрицательными. Отметим (без доказательства), что при применении формулы тонкой линзы знаки нужно ставить перед членами уравнения согласно следующим правилам.

Правила расстановки знаков перед членами уравнения в формуле линзы

Если линза собирающая, то ее фокус действительный, и перед членом 1F ставят знак «плюс» (1F).
Если линза рассеивающая, то ее фокус мнимый, и перед членом 1F ставят знак «минус» (−1F).
Если изображение действительное, то перед величиной 1d ставят знак «плюс» (1d).
Если изображение мнимое, то перед величиной 1d ставят знак «минус» (−1d).
Величина 1f всегда имеет знак «плюс», поскольку расстояние от предмета до линзы всегда положительное.

Иногда случается, что перед величинами F, f и d знаки неизвестны. Тогда при вычислениях перед ними ставят знаки «плюс». Но если в результате вычислений фокусного расстояния или расстояния от линзы до изображения либо до источника получается отрицательная величина, то это означает, что фокус, изображение или источник мнимые.

Пример №1. Фокусное расстояние линзы равно 10 см. Найти расстояние от предмета до линзы, если расстояние от нее до изображения составляет 15 см.

Переводить в СИ единицы измерения не будем, поскольку они однородны. Так как все величины выражены в см, то и ответ будет выражен в см.

Применим формулу тонкой линзы:

1d+1f=1F

1d+115=110

Умножим выражение на 150d:

150+10d=15d

5d=150

d=30 (см)

Увеличение линзы

Раньше мы уже упоминали, что изображение, полученное в линзе, может быть увеличенным или уменьшенным. Различие размеров предмета и изображения характеризуется увеличением.

Определение

Линейное увеличение — отношение линейного размера изображения к линейному размеру предмета. Линейное увеличение обозначают буквой Γ.

Чтобы найти линейное увеличение изображения предмета в линзе, снова обратимся к первому рисунку этого параграфа. Если высота предмета АВ равна h, а высота изображения А₁В₁ равна Н, то:

Γ=Hh

Мы уже выяснили, что треугольники АОВ и ОА₁В₁ подобны. Поэтому:

Hh=|f||d|

Где H — высота изображения предмета, h — высота самого предмета.

Отсюда вытекает, что увеличение линзы равно:

Γ=|f||d|

Пример №2. Предмет имеет высоту h = 2 см. Какое фокусное расстояние F должна иметь линза, расположенная от экрана на расстоянии f = 4 м, чтобы изображение указанного предмета имело высоту H = 1 м?

2 см = 0,02 м

Сначала применим формулы тонкой линзы:

1d+1f=1F

Она необходима, чтобы выразить фокусное расстояние линзы:

F=dfd+f

Расстояние от предмета до линзы неизвестно. Но его можно выразить из формулы увеличения линзы:

Γ=fd=Hh

Отсюда это расстояние равно:

d=fhH

Подставим полученное выражение в формулу фокусного расстояния линзы:

F=fhHffhH+f=f2hH·
Hfh+fH=fhH+h

F=fhH+h=4·0,021+0,02≈0,08 (м)=8 (см)

Задание EF17760

Равнобедренный прямоугольный треугольник ABC расположен перед тонкой собирающей линзой оптической силой 2,5 дптр так, что его катет AC лежит на главной оптической оси линзы (см. рисунок). Вершина прямого угла C лежит ближе к центру линзы, чем вершина острого угла A. Расстояние от центра линзы до точки A равно удвоенному фокусному расстоянию линзы, AC = 4 см. Постройте изображение треугольника и найдите площадь получившейся фигуры.

Алгоритм решения

1.Записать исходные данные и перевести единицы измерения в СИ.

2.Сделать рисунок — построить изображение в линзе.

3.Записать формулу для нахождения площади полученной фигуры.

4.Выполнить решение в общем виде.

5.Подставить известные данные и вычислить искомую величину.

Решение

Запишем исходные данные:

• Оптическая сила линзы: D = 2,5 дптр.

• Сторона треугольника AC = 4 см.

4 см = 0,04 м

Построим изображение в линзе. Для этого достаточно построить изображение точки В. Сначала пустим луч, параллельный главной оптической оси, к плоскости линзы. Он будет преломляться, после чего пройдет через фокус. Затем пустим луч через оптический центр. На месте пересечения двух лучей поставим точку и обозначим ее за B´.

Так как точки B и C предмета лежат на одной прямой, перпендикулярной главной оптической оси, для нахождения точки изображения C´ достаточно пустить перпендикуляр от B´ этой оси. На месте пересечения поставим точку и обозначим ее C´.

Рассматривать ход лучей для построения точки A´ тоже не будем. Точка A лежит в плоскости второго фокуса. Значит, она будет находиться в этой же точке и с противоположной стороны линзы. Это легко доказать с помощью формулы тонкой линзы:

1d+1f=1F

Если расстояние от предмета до линзы равно 2F, то и расстояние от линзы до его изображения будет 2F:

12F+1f=1F

1f=1F−12F=2−12F=12F

f=2F

Теперь соединим все найденные точки и получим треугольник A´ B´ C´. Найдем его площадь. Поскольку это прямоугольный треугольник, его площадь будет равна половине произведения двух катетов — B´ C´и A´ C´:

S=A´C´·B´C´2

Из формулы оптической силы линзы найдем фокусное расстояние:

F=1D=12,5=0,4 (м)

Известно, что точка A находится в точке двойного фокусного расстояния. И ее изображение тоже находится на таком же расстоянии от линзы. Следовательно, чтобы найти длину катета A´ C´, нужно найти расстояние от точки C до ее изображения. Расстояние от этой точки до линзы равно разности двойного фокусного расстояния и длины отрезка AC:

dC=2F−AC=2·0,4−0,04=0,76 (м)

Используя формулу тонкой линзы, вычислим расстояние от линзы до изображения этой точки:

10,76+1f=1F

1fC=1F−10,76=0,76−F0,76F=0,76−0,40,76·0,4

fC=0,76·0,40,76−0,4=0,844 (м)

Тогда длина катета A´ C´ будет равна:

A´C´=fC−fA=fC−2F=0,844−0,4·2=0,044 (м)

Треугольники BCO и B´ C´O подобны по 3 углам. Углы O равны как вертикальные. Углы C и C´ как прямые, а B и B´ как накрест лежащие (полученные при пересечении секущей в виде луча через оптический центр и параллельных фокальных плоскостей). Следовательно BC относится к B´ C´ так же, как OC относится к C´O:

BCB´C´=ACA´C´

Треугольник ABC равнобедренный, поэтому BC = AС. Тогда:

ACB´C´=ACA´C´

Следовательно:

B´C´=A´C´

Отсюда площадь треугольника равна:

S=A´C´·A´C´2=(0,044)22=0,000968 (м2)=9,68 (см2)

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Задание EF17685

Линза с фокусным расстоянием F=1м даёт на экране изображение предмета, увеличенное в 4 раза. Каково расстояние от предмета до линзы?

Ответ:

а) 0,50 м

б) 0,75 м

в) 1,25 м

г) 1,50 м

Алгоритм решения

1.Записать известные данные.

2.Записать формулу увеличения линзы и формулу тонкой линзы.

3.Выразить из обеих формул расстояние от линзы до изображения предмета.

4.Приравнять правые части выражений.

5.Выполнить решение в общем виде.

6.Подставить известные данные и вычислить искомую величину.

Решение

Запишем известные данные:

• Фокусное расстояние линзы: F = 1 м.

• Увеличение линзы: Γ = 4.

Запишем формулу увеличения линзы и выразим из нее расстояние от линзы до изображения предмета:

Γ=fd

f=Γd

Запишем формулу тонкой линзы и выразим из нее расстояние от линзы до изображения предмета:

1d+1f=1F

1f=1F−1d=d−FFd

f=dFd−F

Приравняем правые части последних выражений:

Γd=dFd−F

Поделим на d и выразим расстояние от предмета до линзы:

Γ=Fd−F

d=FΓ+F=14+1=1,25 (м)

Ответ: в

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Задание EF18124

Предмет высотой 6 см расположен на горизонтальной главной оптической оси тонкой собирающей линзы на расстоянии 30 см от её оптического центра. Высота изображения предмета 12 см. Найдите фокусное расстояние линзы.

Ответ:

а) 5 см

б) 10 см

в) 20 см

г) 36 см

Алгоритм решения

1.Записать известные данные.

2.Записать формулу увеличения линзы в двух вариантах и выразить из нее расстояние от изображения до линзы.

3.Записать формулу тонкой линзы и тоже выразить из нее расстояние от изображения до линзы.

4.Приравнять правые части выражений.

5.Выполнить решение в общем виде.

6.Подставить известные данные и вычислить искомую величину.

Решение

Запишем известные данные:

• Расстояние от оптического центра линзы до предмета: d = 30 cм.

• Высота предмета: h = 6 см.

• Высота изображения: H = 12 см.

Так как все данные измеряются в сантиметрах, переводить единицы измерения величин в СИ нет необходимости. Просто ответ будет получен тоже в сантиметрах.

Запишем формулу увеличения линзы:

Γ=Hh=fd

Отсюда расстояние от изображения до линзы равно:

f=Hdh

Запишем формулу тонкой линзы и выразим из нее расстояние от линзы до изображения предмета:

1d+1f=1F

1f=1F−1d=d−FFd

f=dFd−F

Приравняем правые части последних выражений:

Hdh=dFd−F

Поделим на d, у множим на h(d –F) и выразим фокусное расстояние:

Hh=Fd−F

H(d−F)=hF

Hd−HF=hF

hF+HF=Hd

F(h+H)=Hd

F=Hdh+H=12·3012+6=20 (см)

Ответ: в

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Задание EF19112

В плоскости, параллельной плоскости тонкой собирающей линзы, по окружности со скоростью v = 5 м/с движется точечный источник света. Расстояние между плоскостями d = 15 см. Центр окружности находится на главной оптической оси линзы. Фокусное расстояние линзы F = 10 см. Найдите скорость движения изображения точечного источника света. Сделайте пояснительный чертёж, указав ход лучей в линзе. Ответ запишите в м/с.

Алгоритм решения

1.Записать исходные данные и перевести единицы измерения в СИ.

3.Записать формулу тонкой линзы и определить из нее расстояние от изображения до линзы.

4.Записать формулу линейного увеличения линзы двумя способами для вычисления радиусов окружностей, по которым движутся точка и ее изображение.

5.Выполнить решение в общем виде.

6.Подставить известные данные и вычислить искомую величину.

Решение

Запишем исходные данные:

• Фокусное расстояние линзы: F = 10 см.

• Расстояние от линзы до плоскости, в которой вращается точка: d = 15 см.

• Скорость вращения точки: v = 5 м/с.

10 см = 0,1 м

15 см = 0,15 м

Выполним рисунок. Для его построения достаточно найти изображение точки А. Затем в противоположную сторону отложим перпендикуляр и на таком же расстоянии от главной оптической оси будет находиться изображение точки B.

Глядя со стороны, мы будем видеть вместо окружности, которую описывает точка, линию AB. Она равн диаметру окружности, по которой движется точка. Обозначим ее радиус OA за r. Изображением окружности будет окружность. Вместо нее мы со стороны также увидим отрезок — A´B´. Обозначим радиус O´A´ за R.

Запишем формулу тонкой линзы и выразим из нее расстояние от изображения до линзы:

1d+1f=1F

1f=1F−1d=d−FFd

f=dFd−F

Формулу линейного увеличения линзы можно определить как отношение радиуса окружности, по которой движется точка-изображение, к радиусу окружности, по которой движется сама точка:

Γ=Rr

Линейное увеличение также определяется формулой:

Γ=fd

Следовательно:

Rr=fd

Подставим сюда выражение, найденное для расстояния от изображения до линзы из формулы тонкой линзы:

Rr=dFd(d−F)=Fd−F

Так как изображение будет двигаться вслед за точкой, то угловые скорости этой точки и изображения будут равны. Поэтому:

ω=vr=VR

Отсюда линейная скорость движения изображения равна:

V=Rvr=Fvd−F=0,1·50,15−0,1=10 (мс)

Ответ: 10

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Алиса Никитина | Просмотров: 15k

Источник

Формула тонкой линзы

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 132.

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 132.

Лучи, прошедшие через линзу, образуют изображение (реальное или мнимое) источника света. Для его построения используется специальное соотношение, называемое формулой тонкой линзы. Рассмотрим применение этой формулы.

Формула тонкой линзы

Формула тонкой линзы связывает расстояние от линзы до источника $d$ и расстояние от линзы до изображения $f$ с фокусным расстоянием линзы $F$:

$${1over d}+{1over f}={1over F}$$

Все величины, входящие в эту формулу, могут быть отрицательными. Знаки параметров ставятся в соответствии со следующими правилами:

Для собирающей линзы фокусное расстояние $F$ положительно, для рассеивающей линзы — отрицательно.
Расстояние от линзы до изображения $f$ положительно, если изображение действительное, и отрицательно, если оно мнимое.
Расстояние от линзы до источника $d$ положительно, если точка источника действительна, и лучи идущие от неё, расходятся. Если точка мнимая (лучи падают на линзу, сходясь к точке), то расстояние $d$ отрицательно.
Перед неизвестной величиной ставится знак «плюс». Если после вычислений эта величина окажется отрицательной, то делается вывод, что данный объект мнимый (или линза является рассеивающей).

Рис. 1. Формула тонкой линзы.

Отметим, что изображение (действительное или мнимое), которое дает линза, чаще всего имеет размер, отличный от исходного объекта. Различие размеров исходного объекта и изображения называется увеличением линзы $Gamma$. Это значение равно:

$Gamma = {|f| over |d|}$

Рассмотрим применение формулы тонкой линзы на конкретных примерах.

Собирающая линза

Допустим, имеется собирающая линза оптической силой 2 дптр. На каком расстоянии от нее будет изображение предмета, находящегося на расстоянии 0,1 м от нее?

Рис. 2. Мнимое увеличенное изображение в собирающей линзе.

Напомним, что оптическая сила $D$ связана с фокусным расстоянием линзы $F$ соотношением:

$$D = {1over F}$$

Из данной формулы получим, что при оптической силе 2 дптр фокусное расстояние линзы будет равно $F=0.5$м.

Подставляя данные, получим:

$${1over 0.1}+{1over f}={1over 0.5}$$

Откуда $f=-0.125$м. То есть изображение предмета оказывается мнимым. Это изображение находится перед предметом, дальше от линзы.

Изображение получилось мнимым потому, что предмет расположен слишком близко к линзе, ближе фокальной плоскости.

С помощью собирающей линзы можно получить и действительное изображение. Это произойдет, если расстояние от предмета до линзы будет больше фокусного. Например, для той же линзы, если предмет будет находиться на расстоянии 1 м, то изображение будет действительным. Проверим это. Подставив в формулу, получаем:

$${1over 1}+{1over f}={1over 0.5}$$

Откуда $f=1$м. Знак указывает, что изображение предмета на самом деле является действительным. Изображение находится по другую сторону от линзы.

Рассеивающая линза

Теперь, допустим, что при том же расстоянии до предмета 0,1 м линза будет рассеивающей и иметь оптическую силу 2 дптр.

Рис. 3. Мнимое изображение в рассеивающей линзе.

Поскольку линза рассеивающая, фокусное расстояние следует брать отрицательным:

$${1over 0.1}+{1over f}={1over -0.5}$$

Откуда: $f=-0.08333…$м. То есть изображение предмета оказывается мнимым. Оно находится между предметом и линзой.

Обычно считается, что рассеивающая линза дает только мнимое изображение. Однако, подставив в формулу $F<0$, можно заметить, что получить положительное $f$ всё-таки возможно, если $d$ будет достаточно мало по модулю и отрицательно. То есть лучи от предмета должны сходиться к линзе. Это можно сделать, например, используя еще одну достаточно сильную собирающую линзу. Расположив собирающую линзу перед рассеивающей, можно найти такое их взаимное положение, при котором изображение будет реальным и прямым. Именно так устроена простейшая подзорная труба. Ее увеличение равно отношению фокусных расстояний собирающей и рассеивающей линз.

Что мы узнали?

Формула тонкой линзы связывает три параметра: фокусное расстояние линзы, расстояние до предмета и расстояние до изображения. Все три величины могут быть как положительными, так и отрицательными. Если какая-то величина неизвестна, она принимается положительной, но в результате расчетов она может стать отрицательной, и это означает, что объект мнимый или линза рассеивающая.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Данил Воруй

10/10

Оценка доклада

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 132.

А какая ваша оценка?

Источник

Формула тонкой линзы. Увеличение линзы

Гипермаркет знаний>>Физика и астрономия>>Физика 11 класс>> Формула тонкой линзы. Увеличение линзы

§ 65 ФОРМУЛА ТОНКОЙ ЛИНЗЫ. УВЕЛИЧЕНИЕ ЛИНЗЫ

Выведем формулу, связывающую три величины: расстояние d от предмета до линзы, расстояние f от изображения до линзы и фокусное расстояние F.

Из подобия треугольников АОВ и A₁B₁O (см. рис. 8.37) следует равенство

Уравнение (8.10), как и (8.11), принято называть формулой тонкой линзы. Величины d, f и. F могут быть как поло-нсительными, так и отрицательными. Отметим (без доказательства), что, применяя формулу линзы, нуншо ставить знаки перед членами уравнения согласно следующему правилу. Если линза собирающая, то ее фокус действительный, и перед членом ставят знак «+». В случае рассеивающей линзы F < 0 и в правой части формулы (8.10) будет стоять отрицательная величина. Перед членом ставят знак «+», если изображение действительное, и знак «-» в случае мнимого изображения. Наконец, перед членом ставят знак «+» в случае действительной светящейся точки и знак «-», если она мнимая (т. е. на линзу падает сходящийся пучок лучей, продолжения которых пересекаются в одной точке).

В том случае, когда F, f или d неизвестны, перед соответствующими членами ставят знак «+». Но если в результате вычислений фокусного расстояния или расстояния от линзы до изображения либо до источника получается отрицательная величина, то это означает, что фокус, изображение или источник мнимые.

Увеличение линзы. Изображение, получаемое с помощью линзы, обычно отличается своими размерами от предмета. Различие размеров предмета и изображения характеризуют увеличением.

Линейным увеличением называют отноптение линейного размера изображения к линейному размеру предмета.

Для нахождения линейного увеличения обратимся снова к рисунку 8.37. Если высота предмета АВ равна h, а высота изображения А₁В₁ равна Н, то

есть линейное увеличение.

Из подобия треугольников АОВ и ОА₁В₁ следует, что

Следовательно, увеличение линзы равно отношению расстояния от изображения до линзы к расстоянию от линзы до предмета:

Линзы являются основной частью фотоаппарата, проекционного аппарата, микроскопа, телескопа. В глазу тоже есть линза — хрусталик.

1.   Какую линзу называют тонкой!
2.   Что называется главным фокусом линзы!
3.   Какие лучи удобно использовать для построения изображения в линзе!
4.   Что называется увеличением линзы!

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

1. На рисунке 8.39 показано расположение главной оптической оси MN линзы, светящейся точки S и ее изображения S₁. Найдите построением оптический центр линзы и ее фокусы. Определите, собирающей или рассеивающей является эта линза, действительным или мнимым является изображение.

Решение. Луч, проходящий через оптический центр линзы, не отклоняется от своего направления. Поэтому оптический центр О совпадает с точкой пересечения прямых SS₁ и MN (рис. 8.40). Проведем луч SK, параллельный главной оптической оси. Преломленный луч KS₁ пройдет через фокус. Зная, что луч, падающий на линзу через фокус, после преломления идет параллельно главной оптической оси, находим другой фокус. Линза является собирающей, а изображение — действительным.

2. Изображение предмета имеет высоту Н = 2 см. Какое фокусное расстояние F должна иметь линза, расположенная на расстоянии f = 4 м от экрана, чтобы изображение данного предмета на экране имело высоту h = 1 м?

Решение. Из формулы линзы

УПРАЖНЕНИЕ 9

1. С помощью линзы на вертикальном экране получено действительное изображение электрической лампочки. Как изменится изображение, если закрыть верхнюю половину линзы?

2. Фотоаппарат дает на пленке изображение человеческого лица. Поясните с помощью чертижа, почему изображение леса, виднеющегося вдали за человеком, получается нерезким. В какую сторону следует сместить объектив, чтобы лес был изображен четко? Будет ли при этом четким изображение лица?

3. Почему ныряльщик без маски плохо различает предметы под водой?

4. Постройте изображение предмета, помещенного перед собирающей линзой, в следующих случаях:

1) d > 2F; 2) d = 2F; 3) F < d < 2F; 4) d < F.

5. На рисунке 8.41 линия АВС изображает ход луча через тонкую рассеивающую линзу. Определите построением положения главных фокусов линзы.

6. Постройте изображение светящейся точки в рассеивающей линзе, используя три «удобных» луча.

7. Светящаяся точка находится в фокусе рассеивающей линзы. На каком расстоянии от линзы находится изображение? Постройте ход лучей.

Мякишев Г. Я., Физика. 11 класс : учеб. для общеобразоват. учреждений : базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. В. Буховцев, В. М. Чаругин; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. — 17-е изд., перераб. и доп. — М. : Просвещение, 2008. — 399 с : ил.

_{Физика для 11 класса, учебники и книги по физике скачать, библиотека онлайн}

Содержание урока
 конспект урока
 опорный каркас  
 презентация урока
 акселеративные методы 
 интерактивные технологии 

Практика
 задачи и упражнения 
 самопроверка
 практикумы, тренинги, кейсы, квесты
 домашние задания
 дискуссионные вопросы
 риторические вопросы от учеников

Иллюстрации
 аудио-, видеоклипы и мультимедиа 
 фотографии, картинки 
 графики, таблицы, схемы
 юмор, анекдоты, приколы, комиксы
 притчи, поговорки, кроссворды, цитаты

Дополнения
 рефераты
 статьи 
 фишки для любознательных 
 шпаргалки 
 учебники основные и дополнительные
 словарь терминов                          
 прочие 

Совершенствование учебников и уроков
 исправление ошибок в учебнике
 обновление фрагмента в учебнике 
 элементы новаторства на уроке 
 замена устаревших знаний новыми 

Только для учителей
 идеальные уроки 
 календарный план на год  
 методические рекомендации  
 программы
 обсуждения


Интегрированные уроки

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.

При использовании материалов ресурса
ссылка на edufuture.biz обязательна (для интернет ресурсов —
гиперссылка).
edufuture.biz 2008-© Все права защищены.
Сайт edufuture.biz является порталом, в котором не предусмотрены темы политики, наркомании, алкоголизма, курения и других «взрослых» тем.

Разработка — Гипермаркет знаний 2008-

Ждем Ваши замечания и предложения на email:
По вопросам рекламы и спонсорства пишите на email:

Источник

Видеоурок 1: Геометрическая оптика: Формула тонкой линзы

Видеоурок 2: Задачи на формулу тонкой линзы

Лекция: Формула тонкой линзы. Увеличение, даваемое линзой

При рассмотрении тонкой линзы, используются основные величины, которые характеризуют линзу.

Внимательно посмотрите на рисунок.

АО — это расстояние от предмета до линзы, обозначается оно буквой d.

ОА¹ — расстояние от линзы до изображения, которое получается после прохождения лучей через линзу, обозначается оно буквой f.

h — высота предмета перед линзой, а H — высота полученного изображения.

Формула тонкой линзы:

В формуле для собирающей линзы используется знак «+», а для рассеивающей «-«.

Следующая формула определяет увеличивающую возможность линзы:

Если линза увеличивает, то значение Г будет больше единицы, если уменьшает, то величина будет находиться в диапазоне от нуля до единицы, то есть величина будет дробной.

Источник