|
ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА 1. Основные элементы линзы Важнейшим элементом многочисленных оптических приборов и систем, начиная от очков и заканчивая гигантскими телескопами, является линза. Ø Линзой называется оптически прозрачное тело, ограниченное сферическими поверхностями. Ø Линзу, толщина которой значительно меньше радиусов кривизны ее поверхностей, называют тонкой линзой. Различают выпуклые линзы (рис. а), посередине толще, чем у краев, и вогнутые линзы (рис. б), которые посередине тоньше, чем у краев.
Для тонкой линзы можно считать, что вся линза лежит в одной плоскости, которую называют плоскостью линзы. Точку плоскости линзы, где максимальная толщина линзы (для выпуклой линзы) или минимальное (для вогнутой линзы), называют оптическим центром линзы. Через центр линзы перпендикулярно к плоскости линзы проходит главная оптическая ось линзы.
2. Уборочная и рассеивающую линзы Основные параметры и действия собирательной линзы рекомендуется сначала изучать экспериментально с помощью двояковыпуклой линзы. Демонстрируя действие уборочной двояковыпуклой линзы, важно обратить внимание учащихся на то, что указанное отклонение лучей уборочной линзой всегда наблюдается за любого угла падения луча на линзу. Ø Линзу, которая преобразует параллельный пучок лучей в сходящийся, называют уборочной. Лучи, падающие на собирательную линзу параллельно главной оптической оси, после преломления в линзе пересекаются в одной точке, называют фокусом линзы и обозначают F. Демонстрируя действие рассеивающей линзы, убеждаемся, что независимо от расположения светящейся точки относительно двоввігнутої линзы, последняя всегда формирует только розбіжний пучок света. Ø Линзу, которая преобразует параллельный пучок лучей в розбіжний, называют розсіювальною. Параллельные лучи, падающие на розсіювальну линзу, после преломления в линзе идут так, что их продолжения пересекаются в одной точке, расположенной по ту сторону линзы, откуда падает пучок. Точку, в которой пересекаются продолжения загнутых в розсіювальній линзе лучей, падающих на линзу параллельно главной оптической оси, называют фокусом линзы и обозначают F. Фокус рассеивающей линзы называют мнимым, потому что в этой точке пересекаются не сами лучи, а их продолжения. 3. Физические величины, характеризующие линзу В рассеивающей линзы, так же как и в збиральній, есть два фокуса, которые расположены по разные стороны линзы на равных расстояниях от нее. Расстояние от плоскости линзы до ее фокуса называют фокусным расстоянием линзы и обозначают F. Фокусное расстояние линзы зависит от степени кривизны ее поверхностей. Линза с более выпуклыми поверхностями преломляет лучи сильнее, чем линза с менее выпуклыми поверхностями, и поэтому имеет меньшее фокусное расстояние. Ø Оптической силой линзы называют величину D, оборотную фокусном расстоянии линзы: D = 1/F. Единицей фокусного расстояния в СИ является 1 метр. Оптическую же силу линзы в СИ измеряют в 1/м (эту единицу оптической силы часто называют діоптрією). Например, оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 2 м равна 0,5 1/м. Чем меньше фокусное расстояние линзы, тем больше ее оптическая сила, то есть тем сильнее она преломляет лучи на нее падают. Ø В собирательной и рассеивающей линз оптические силы отличаются знаком. Для собирающей линзы F > 0: D > 0, для рассеивающей - F 0: D 0. 4. Построение изображений, которые дает тонкая линза Построим изображение точки S, что получается с помощью линзы. Для этого необходимо найти точку пересечения S1 лучей, которые выходят из точки S и проходят сквозь линзу. Поскольку в точке S1 пересекаются все лучи, выходящие из точки S, то для построения изображения достаточно двух лучей из трех, показанных на рисунке. Точка S1 будет действительным изображением точки S, если в точке S1 пересекаются лучи, преломленные линзой. Точка S1 будет мнимым изображением точки S, если в точке S1 пересекаются продолжения лучей, загнутых линзой.
Построим изображение предмета AB, находящегося на расстоянии, большем 2F. Для построения изображения точки B воспользуемся двумя правилами: 1) точка и ее изображение всегда лежат на одной прямой, проходящей через оптический центр линзы; 2) луч, падающий на собирательную линзу параллельно главной оптической оси, после преломления в линзе проходит через ее фокус.
Мы видим, что если предмет расположен за двойным фокусным расстоянием собирающей линзы, то его изображение оказывается уменьшенным, перевернутым, действительным. Если предмет расположен между фокусом и линзой, то изображение предмета будет увеличенным, прямым, мнимым. Построение изображения предмета, полученного с помощью рассеивающей линзы, показывает, что рассеивающую линза всегда дает мнимое, уменьшенное, прямое изображение. ВОПРОС К УЧАЩИМСЯ В ХОДЕ ИЗЛОЖЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА Первый уровень 1. По какому признаку можно узнать: эта линза собирательная или рассеивающую, если судить только по форме? 2. Почему выпуклую линзу называют уборочной, а вогнутую линзу - розсіювальною? 3. В зависимости от чего меняется изображение, что дает собирательная линза? 4. Почему вогнутая линза не дает действительного изображения? Второй уровень 1. С помощью линзы получили изображение некоторого предмета. В каком случае его можно увидеть на экране - когда это изображение является действительным или когда оно мнимое? 2. С помощью линзы на экране получено изображение пламени свечи. Изменится ли это изображение и как, если половину линзы закрыть непрозрачным экраном? ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА 1). Качественные вопросы 1. От чего зависит характер изображения, что дает собирательная линза? 2. В стекле есть пустота в виде двояковыпуклой линзы. Какая это линза - уборочная или рассеивающую? Ответ обоснуйте. 3. Собирательная линза дает изображение предмета, находящегося за ее фокусом. Как изменится тип изображение, если предмет поместить между линзой и ее фокусом? 4. Во время выжигания линзу держат на расстоянии 25 см от дощечки. Какова оптическая сила линзы? 2). Учимся решать задачи 1. На рисунке показаны светящаяся точка S и ее изображения S1, полученное с помощью линзы, а также главная оптическая ось KN этой линзы. Определите положение оптического центра линзы и ее фокусов. Какая это линза - уборочная или рассеивающую?
2. На рисунке показаны светящаяся точка S и ее изображения S1, полученное с помощью линзы, а также главная оптическая ось KN этой линзы. Определите положение оптического центра линзы и ее фокусов. Какая это линза - уборочная или рассеивающую?
3. Постройте изображение данного предмета в линзе. Охарактеризуйте полученное изображение.
ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ • Линзой называется оптически прозрачное тело, ограниченное сферическими поверхностями. • Линзу, толщина которой значительно меньше радиусов кривизны ее поверхностей, называют тонкой линзой. • Линзу, которая преобразует параллельный пучок лучей в сходящийся, называют уборочной. • Линзу, которая преобразует параллельный пучок лучей в розбіжний, называют розсіювальною. • Расстояние от плоскости линзы до ее фокуса называют фокусным расстоянием линзы и обозначают F. • Оптической силой линзы называют величину D, обратную фокусному расстоянию линзы: D = 1/F. Домашнее задание 1. Подр-1: § 41 (п. 1, 2, 3); подр-2: § 20 (п. 1). 2. Сб.: Рів1 № 13.4; 13.5; 13.6; 13.7. Рів2 № 13.49; 13.50; 13.51; 13.52. Рів3№ 13.53, 13.54; 13.59.
|
|
