План за открит урок по физика. Тема „Лещи. Формула за тънки лещи. Тема: Лещи Леща - прозрачно тяло, ограничено Формула за намиране на оптичната сила на леща

  • 6. Интерференция в тънки слоеве.
  • 7. Феноменът на пълното вътрешно отражение. Световоди.
  • 8. Прилагане на смущения. Интерферометър на Майкелсън.
  • 9. Прилагане на смущения. Интерферометър на Фабри-Перо.
  • 10. Просветление на оптиката.
  • 10. Методът на френеловите огледала за наблюдение на интерференцията на светлината. Изчисляване на модел на смущения.
  • Френел Бизеркало
  • 12. Дифракция на светлината. Принцип на Хюйгенс-Френел. Метод на зоната на Френел. Дифракция на Френел от кръгъл отвор и кръгъл диск. Графично решение.
  • 13. Дифракция от един процеп. Как увеличаването на дължината на вълната и ширината на процепа влияе върху дифракцията на Фраунхофер от единичен процеп?
  • 16. Рентгенова дифракция. Условия на Wulf-Braggs.
  • 17. Физически принципи за получаване и възстановяване на холограма.
  • 18. Поляризация при отражение и пречупване. Формули на Френел.
  • 19. Двойно пречупване. Неговото обяснение. Начертайте път на лъча в двойнопречупващ едноосен кристал. Поляризация при двойно пречупване.
  • 20. Интерференция на поляризирани лъчи.
  • Път на лъча при нормален и наклонен наклон.
  • 22. Анализ на поляризирана светлина. Законът на Малус.
  • 23. Изкуствено двойно пречупване. Ефект на Кер. Оптичен метод за определяне на напрежения в проба.
  • 24. Въртене на равнината на поляризация. Поляриметър-захариметър.
  • 25. Разсейване на светлината. Степента на поляризация на разсеяната светлина.
  • 26. Разсейване на светлината. Електронна теория на дисперсията. Ходът на бял лъч в призма. Извеждане на формулата за ъгъла на отклонение на лъчите от призма.
  • 27. Излъчване на Вавилов-Черенков.
  • 28. Ефект на Доплер в оптиката.
  • 29. Топлинно излъчване.
  • 31. Извеждане на законите на топлинното излъчване (законите на Виена, Стефан-Болцман) от формулата на Планк.
  • 32. Оптична пирометрия. Пирометър с изчезваща нишка.
  • 34. Фотоелектричен ефект. Законите на ф-та. Обяснение ф-та. Зависимост на максималната кинетична енергия на фотоелектроните от честотата на светлината.
  • 35. Фотоелектричен ефект.
  • 36. Противоречие между законите на фотоелектричния ефект и законите на класическата физика. Ур-е Айнщайн за ф-та. Вътрешен ф-т. Приложение ф-та.
  • 37. Комптън ефект.
  • 38. Лек натиск. Извеждане на формулата за светлинно налягане въз основа на фотонните концепции за светлината.
  • 39. Спирачно рентгеново лъчение. Графика на зависимостта на интензитета от напрежението върху лъчевата тръба.
  • 41. Дискретност на квантовите състояния, опит на Франк и Херц, интерпретация на опита; квантови преходи, коефициенти на Айнщайн за квантови преходи. връзка между тях.
  • 42. Ядрен модел на атома.
  • 43. Постулатите на Бор. Теорията на Бор за водородния атом. Изчисляване на енергийните състояния на водородния атом от гледна точка на теорията на Бор.
  • 44. Използвайки съотношението на неопределеността на Хайзенберг, изчислете минималната енергия на електрон във водороден атом.
  • 46. ​​​​Спектри на алкални елементи. Дублетна структура на спектрите на алкалните елементи.
  • 47. Опитът на Щерн и Герлах.
  • 48. Ефект на Зееман.
  • 49. Изграждане на електронни обвивки. Периодична система от елементи на Менделеев.
  • 50. Характеристика на рентгеновото лъчение. Закон на Моузли. Дублетен характер на рентгеновите спектри.
  • 51. Молекулни спектри.
  • 52. Раманово разсейване на светлината.
  • 53. Луминесценция. Определение. Правилото на Стокс.
  • 54. Оптични квантови генератори. Свойства на лазерното лъчение.
  • 2. Свойства на лазерното лъчение.
  • 56. Нелинейна оптика.
  • 57. Атомно ядро: състав, характеристики, модели, ядрени сили. Тегло. Размери на ядрото.
  • 59. Ядрени реакции.
  • 62. Фундаментално взаимодействие. Елементарни частици, тяхната класификация, методи за разтваряне. Закони за запазване във физиката на елементарните частици.
  • 63. Космическа радиация.
  • 61. Ядрен магнит. Резонанс.
  • и 1. Законите на геометричната оптика Обосновката им от гледна точка на теорията на Хюйгенс.

    Оптиката е наука за природата на светлината и явленията, свързани с разпространението и взаимодействието на светлината. Оптиката е формулирана за първи път в средата на 17 век от Нютон и Хюйгенс. Те формулират законите на геометричната оптика: 1). Законът за праволинейното разпространение на светлината - светлината се разпространява под формата на лъчи, доказателство за което е образуването на рязка сянка върху екрана, ако има непрозрачна бариера по пътя на светлинните лъчи. Доказателство е образуването на полусянка.

    2).законът за независимостта на светлинните лъчи - ако светлинните потоци произтичат от два независими

    И
    източниците се пресичат, те не си пречат.

    3). Законът за отразяване на светлината - ако светлинният поток попадне върху интерфейса между две среди, тогава той може да изпита отражение, пречупване. В този случай падащият, отразеният, пречупеният и нормалният лъч лежат в една и съща равнина. Ъгълът на падане е равен на ъгъла на отражение.

    4). Синусът на ъгъла на падане се отнася до синуса на ъгъла на отражение както и показателите на коефициента на пречупване на две среди.
    Принцип на Хюйгенс: ако светлината е вълна, тогава вълновият фронт се разпространява от светлинния източник и всяка точка от вълновия фронт в даден момент от време е източник на вторични вълни, обвивката на вторичните вълни представлява нова вълна отпред.

    Нютон обяснява първия закон от Кокс

    Импулсни рани на 2-ра верига на динамиката и

    Хюйгенс не успя да го обясни. T

    2-ри закон: Хюйгенс: две некоординирани вълни не се смущават една друга

    Нютон: не можеше: сблъсъкът на частици е смущение.

    3-ти закон: Нютон: обяснява как и закона за запазване на импулса

    4та с-н.

    af е предната част на счупената вълна.


    През 19 век се появяват редица трудове: Френел, Юнг, които твърдят, че светлината е вълна В средата на 19 век е създадена теорията за електромагнитното поле на Максуел, според теорията, че тези вълни са напречни и само светлина вълните изпитват явлението поляризация.

    пълно вътрешно отражение.

    2. Лещи. Извеждане на формулата на лещата. Изграждане на изображения в леща. лещи

    Лещата обикновено е стъклено тяло, ограничено от двете страни със сферични повърхности; в конкретен случай една от повърхностите на лещата може да бъде равнина, която може да се разглежда като сферична повърхност с безкрайно голям радиус. Лещите могат да бъдат направени не само от стъкло, но и от всякакво прозрачно вещество (кварц, каменна сол и др.). Повърхностите на лещите могат да бъдат и с по-сложна форма, например цилиндрична, параболична.

    Точка O е оптичният център на лещата.

    Около 1 Около 2 дебелина на лещата.

    C 1 и C 2 са центровете на сферичните повърхности, ограничаващи лещата.

    Всяка права линия, минаваща през оптичния център, се нарича оптична ос на лещата. Тази от осите, която минава през центровете на двете пречупващи повърхности на лещата, се нарича. главна оптична ос. Останалите са странични оси.

    Извеждане на формулата на лещата

    ;
    ;
    ;
    ;

    EG=KA+AO+OB+BL;KA=h 2 /S 1 ; BL=h2/S2;

    EG \u003d h 2 / r 1 + h 2 / r 2 + h 2 / S 1 + h 2 / S 2 \u003d U 1 / U 2; U1 =c/n1; U 2 \u003d c / n 2

    (h 2 / r 1 + h 2 / r 2) \u003d 1 / S 1 + 1 / r 1 + 1 / S 2 + 1 / r 2 \u003d n 2 / n 1 (1 / r 1 + 1 / r 2) ;

    1/S 1 +1/S 2 =(n 2 /n 1 -1)(1/r 1 +1/r 2);

    1/d+1/f=1/F=(n 2 /n 1 -1)(1/r 1 +1/r 2);

    r 1 ,r 2 >0 - изпъкнал

    r1,r2<0 вдлъбнат

    d=x1+F; f \u003d x 2 + F; x 1 x 2 \u003d F 2;

    Изграждане на изображения в обектив

    3. Интерференция на светлината. Амплитуда при смущение. Изчисляване на интерференционната картина в експеримента на Йънг.

    Светлинна интерференция- това е явлението наслагване на вълни от два или повече кохерентни източника, в резултат на което енергията на тези вълни се преразпределя в пространството. В областта на припокриващите се вълни трептенията се наслагват едно върху друго, вълните се добавят, в резултат на което трептенията на някои места са по-силни, а на други по-слаби. Във всяка точка на средата полученото трептене ще бъде сумата от всички трептения, които са достигнали тази точка. Резултантното трептене във всяка точка на средата има постоянна във времето амплитуда, която зависи от разстоянието на точката на средата от източниците на трептене. Този вид сумиране на вибрациите се нарича смущения от кохерентни източници.

    Вземете точков източник S, от който се разпространява сферична вълна. На пътя на вълната е поставена бариера с две дупки s1 и s2, разположени симетрично спрямо източника S. Дупките s1 и s2 трептят с еднаква амплитуда и в еднакви фази, т.к. разстоянието им от

    източник S са едни и същи. Две сферични вълни ще се разпространяват вдясно от бариерата и във всяка точка на средата ще възникне трептене в резултат на добавянето на тези две вълни. Нека разгледаме резултата от събирането в някаква точка А, която е отделена от източниците s1 и s2 съответно на разстояние r1 и r2.

    имащи същите фази могат да бъдат представени като:

    Тогава трептенията, които са достигнали точка А, съответно от източниците s1 и s2:
    , Където
    - честота на трептене. Фазовата разлика на членовете на трептене в точка А ще бъде
    . Амплитудата на полученото трептене зависи от фазовата разлика: ако фазовата разлика е 0 или кратно на 2 (разлика в пътя на лъча = 0 или цяло число дължини на вълната), тогава амплитудата има максимална стойност: A = A1 + A2. Ако фазовата разлика е нечетно число (разлика в пътя на лъча = нечетен брой полувълни), тогава амплитудата има минимална стойност, равна на разликата между членовете на амплитудите.

    Схема за изпълнение на светлинна интерференция съгл Метод на Йънг. Източникът на светлина е ярко осветен тесен процеп S в екрана A1. Светлината от него пада върху втория непрозрачен екран A2, в който има два еднакви тесни процепа S1 и S 2, успоредни на S. В пространството зад екрана A2 се разпространяват 2 системи

    "

    Видове лещи Тънки - дебелината на лещата е малка спрямо радиусите на повърхностите на лещата и разстоянието на обекта от лещата. Формула за тънка леща 1 1 + 1 = F d f . F= d f ; d+ f където F е фокусното разстояние; d е разстоянието от обекта до лещата; f е разстоянието от лещата до оптичния център на изображението R 1 О О 1 главна оптична ос R 2 О 2

    Характеристики на лещите 1. Фокусно разстояние Точката, в която се пресичат лъчите след пречупване в лещата, се нарича главен фокус на лещата (F). Е

    Характеристики на лещата 1. Фокусно разстояние Събирателната леща има два основни реални фокуса. F Фокусно разстояние (F)

    Характеристики на лещата 2. Оптична сила на леща Реципрочната стойност на фокусното разстояние се нарича оптична сила на лещата D=1/F Измерена в диоптри (dptr) 1 диоптър=1/m Оптичната сила на събирателна леща се счита за положителна стойност, а разсейващата леща се счита за отрицателна.

    Защита на зрението Необходимо е: ​​Невъзможно е: Ш разглеждане на обект на § четене по време на хранене, на свещ, в движещо се превозно средство и в легнало положение; на разстояние най-малко 30 см, седнете на компютър на разстояние 6070 см от екрана, от телевизора - 3 м (екранът трябва да е на нивото на очите); Ш, така че светлината да пада от лявата страна; Ш умело използват домакински уреди; Ш видове работа, опасни за очите, трябва да се извършват в специални очила; § гледайте телевизия непрекъснато повече от 2 часа; § да има прекалено ярко осветление на помещението; § открито гледайте преките слънчеви лъчи; § разтъркайте очите си с ръце, ако попаднете прах. Ако попадне чуждо тяло, избършете окото с чиста, влажна кърпа. Ако забележите нарушение на зрението си, консултирайте се с лекар (офталмолог).

    Лещите, като правило, имат сферична или почти сферична повърхност. Те могат да бъдат вдлъбнати, изпъкнали или плоски (радиусът е безкраен). Те имат две повърхности, през които преминава светлината. Те могат да се комбинират по различни начини, образувайки различни видове лещи (снимката е дадена по-късно в статията):

    • Ако и двете повърхности са изпъкнали (извити навън), центърът е по-дебел от ръбовете.
    • Леща с изпъкнала и вдлъбната сфера се нарича менискус.
    • Леща с една плоска повърхност се нарича плоско-вдлъбната или плоско-изпъкнала, в зависимост от природата на другата сфера.

    Как да определите вида на обектива? Нека се спрем на това по-подробно.

    Събирателни лещи: видове лещи

    Независимо от комбинацията на повърхностите, ако дебелината им в централната част е по-голяма от тази в краищата, те се наричат ​​събирателни. Имат положително фокусно разстояние. Съществуват следните видове събирателни лещи:

    • плосък изпъкнал,
    • двойно изпъкнал,
    • вдлъбнато-изпъкнал (мениск).

    Те се наричат ​​още "положителни".

    Дивергентни лещи: видове лещи

    Ако дебелината им в центъра е по-тънка, отколкото в краищата, тогава те се наричат ​​разпръснати. Имат отрицателно фокусно разстояние. Има два вида разсейващи лещи:

    • плоско-вдлъбнат,
    • двойно вдлъбнат,
    • изпъкнал-вдлъбнат (мениск).

    Те се наричат ​​още "отрицателни".

    Основни понятия

    Лъчите от точков източник се разминават от една точка. Те се наричат ​​сноп. Когато лъч навлезе в леща, всеки лъч се пречупва, променяйки посоката си. Поради тази причина лъчът може да излезе от лещата повече или по-малко разминаващ се.

    Някои видове оптични лещи променят посоката на лъчите, така че да се събират в една точка. Ако източникът на светлина е разположен най-малко на фокусното разстояние, тогава лъчът се събира в точка, която е поне на същото разстояние.

    Реални и въображаеми образи

    Точковият източник на светлина се нарича реален обект, а точката на сближаване на лъча от лъчи, излизащ от лещата, е неговият реален образ.

    Масивът от точкови източници, разпределени върху като цяло плоска повърхност, е от голямо значение. Пример е модел върху матирано стъкло с подсветка. Друг пример е филмова лента, осветена отзад, така че светлината от нея преминава през леща, която увеличава многократно изображението на плосък екран.

    В тези случаи се говори за самолет. Точките в равнината на изображението съответстват 1:1 на точките в равнината на обекта. Същото важи и за геометричните фигури, въпреки че получената картина може да е обърната с главата надолу по отношение на обекта или отляво надясно.

    Сближаването на лъчите в една точка създава реален образ, а разминаването - въображаем. Когато е ясно очертано на екрана, то е валидно. Ако изображението може да се наблюдава само като се гледа през лещата към източника на светлина, то се нарича въображаемо. Отражението в огледалото е въображаемо. Картината, която се вижда през телескоп – също. Но прожектирането на обектива на камерата върху филм създава реално изображение.

    Фокусно разстояние

    Фокусът на една леща може да се намери чрез преминаване на сноп от успоредни лъчи през нея. Точката, в която те се събират, ще бъде неговият фокус F. Разстоянието от фокусната точка до лещата се нарича нейното фокусно разстояние f. Паралелни лъчи могат да бъдат прекарани и от другата страна и по този начин F може да се намери от двете страни. Всеки обектив има две f и две f. Ако той е относително тънък в сравнение с неговите фокусни разстояния, то последните са приблизително равни.

    Дивергенция и конвергенция

    Събирателните лещи се характеризират с положително фокусно разстояние. Видовете лещи от този тип (плоскоконвексни, двойноизпъкнали, менискови) намаляват лъчите, излизащи от тях, повече, отколкото са били намалени преди. Събиращите лещи могат да формират както реални, така и виртуални изображения. Първият се формира само ако разстоянието от лещата до обекта надвишава фокусното разстояние.

    Разсейващите лещи се характеризират с отрицателно фокусно разстояние. Видовете лещи от този тип (плоско-вдлъбнати, двойно-вдлъбнати, менискови) разпространяват лъчите повече, отколкото са били разведени, преди да ударят повърхността им. Дивергентните лещи създават виртуално изображение. И само когато конвергенцията на падащите лъчи е значителна (те се събират някъде между лещата и фокусната точка от противоположната страна), образуваните лъчи все още могат да се събират, образувайки реално изображение.

    Важни разлики

    Трябва да се внимава да се разграничи конвергенцията или дивергенцията на лъчите от конвергенцията или дивергенцията на лещата. Видовете лещи и светлинните лъчи може да не съвпадат. Твърди се, че лъчите, свързани с обект или точка на изображение, са разминаващи се, ако се „разпръскват“, и сходящи, ако се „събират“ заедно. Във всяка коаксиална оптична система оптичната ос е пътят на лъчите. Лъчът преминава по тази ос без никаква промяна в посоката поради пречупване. Това всъщност е добра дефиниция на оптичната ос.

    Лъч, който се отдалечава от оптичната ос с разстояние, се нарича дивергент. И този, който се доближава до него, се нарича конвергентен. Лъчите, успоредни на оптичната ос, имат нулева конвергенция или дивергенция. По този начин, когато говорим за конвергенция или дивергенция на един лъч, той се съотнася с оптичната ос.

    Някои видове, при които лъчът се отклонява в по-голяма степен към оптичната ос, са конвергентни. В тях сближаващите се лъчи се приближават още повече, а разминаващите се отдалечават по-малко. Те дори са в състояние, ако силата им е достатъчна за това, да направят лъча успореден или дори конвергентен. По същия начин разсейващата леща може да разпръсне още повече разминаващите се лъчи и да направи събирателните успоредни или разминаващи се.

    лупи

    Леща с две изпъкнали повърхности е по-дебела в центъра, отколкото в краищата и може да се използва като обикновена лупа или лупа. В същото време наблюдателят гледа през него виртуално, увеличено изображение. Обективът на камерата обаче формира върху филма или сензора реалния, обикновено намален по размер в сравнение с обекта.

    Очила

    Способността на лещата да променя конвергенцията на светлината се нарича нейна сила. Изразява се в диоптри D = 1 / f, където f е фокусното разстояние в метри.

    Леща със сила 5 диоптъра има f \u003d 20 см. Това са диоптрите, които окулистът посочва, когато изписва рецепта за очила. Да кажем, че е записал 5,2 диоптъра. Работилницата ще вземе готова заготовка с 5 диоптъра, получена във фабриката, и ще шлайфа една повърхност малко, за да добави 0,2 диоптъра. Принципът е, че при тънките лещи, в които две сфери са разположени близо една до друга, се спазва правилото, според което общата им сила е равна на сбора от диоптрите на всяка: D = D 1 + D 2 .

    Тръбата на Галилей

    По времето на Галилей (началото на 17 век) очилата са широко разпространени в Европа. Те обикновено се произвеждат в Холандия и се разпространяват от улични търговци. Галилей чул, че някой в ​​Холандия поставил два вида лещи в тръба, за да направи отдалечените обекти да изглеждат по-големи. Той използва събирателна леща с дълъг фокус в единия край на тръбата и окуляр с къс фокус в другия край. Ако фокусното разстояние на обектива е равно на f o и на окуляра f e , тогава разстоянието между тях трябва да бъде f o -f e , а силата (ъгловото увеличение) f o /f e . Такава схема се нарича Галилеева тръба.

    Телескопът има увеличение от 5 или 6 пъти, сравнимо с модерните ръчни бинокли. Това е достатъчно за много грандиозни лунни кратери, четирите луни на Юпитер, фазите на Венера, мъглявините и звездните купове и бледите звезди в Млечния път.

    Телескоп Кеплер

    Кеплер чул за всичко това (той и Галилей си кореспондирали) и построил друг вид телескоп с две събирателни лещи. Този с най-голямо фокусно разстояние е обективът, а този с най-късо е окулярът. Разстоянието между тях е f o + f e , а ъгловото увеличение е f o /f e . Този Кеплеров (или астрономически) телескоп създава обърнато изображение, но за звездите или луната това няма значение. Тази схема осигуряваше по-равномерно осветяване на зрителното поле от телескопа на Галилей и беше по-удобна за използване, тъй като позволяваше очите да се държат във фиксирана позиция и да виждат цялото зрително поле от край до край. Устройството позволява да се постигне по-голямо увеличение от Галилеевата тръба, без сериозно влошаване на качеството.

    И двата телескопа страдат от сферична аберация, която кара изображенията да не са на фокус, и хроматична аберация, която създава цветни ореоли. Кеплер (и Нютон) вярваха, че тези дефекти не могат да бъдат преодолени. Те не предполагаха, че са възможни ахроматични видове, които ще станат известни едва през 19 век.

    огледални телескопи

    Грегъри предположи, че огледалата могат да се използват като лещи за телескопи, тъй като им липсват цветни ивици. Нютон приема тази идея и създава Нютонова форма на телескоп от вдлъбнато сребърно огледало и позитивен окуляр. Той дарява екземпляра на Кралското общество, където остава и до днес.

    Телескоп с една леща може да проектира изображение върху екран или фотографски филм. Правилното увеличение изисква положителна леща с голямо фокусно разстояние, да речем 0,5 м, 1 м или много метри. Тази подредба често се използва в астрономическата фотография. За хора, които не са запознати с оптиката, може да изглежда парадоксално, че по-слабият телеобектив дава по-голямо увеличение.

    Сфери

    Предполага се, че древните култури може да са имали телескопи, защото са правили малки стъклени мъниста. Проблемът е, че не се знае за какво са били използвани и със сигурност не биха могли да бъдат основата на добър телескоп. Топките можеха да се използват за уголемяване на малки предмети, но качеството едва ли беше задоволително.

    Фокусното разстояние на идеална стъклена сфера е много кратко и формира реално изображение, много близо до сферата. В допълнение, аберациите (геометрични изкривявания) са значителни. Проблемът е в разстоянието между двете повърхности.

    Въпреки това, ако направите дълбока екваториална бразда, за да блокирате лъчите, които причиняват дефекти в изображението, тя преминава от много посредствена лупа до страхотна. Това решение се приписва на Кодингтън и днес може да се закупи уголемител, наречен на негово име, като малки ръчни лупи за изследване на много малки обекти. Но няма доказателства, че това е направено преди 19 век.

    Лещата е тяло, прозрачно и ограничено. Ограничителите на тялото на лещата най-често са или две извити повърхности, или едната извита, а другата плоска. Както знаете, лещите са изпъкнали и вдлъбнати. Съответно лещата е изпъкнала, при която средата на равнината е удебелена спрямо нейните ръбове. Вдлъбнатите лещи представят различна картина: средата им е по-тънка спрямо повърхността на ръба. Ако индексът на пречупване на лъчите на околната среда е по-малък от същия индекс на изпъкнала леща, тогава в него лъчът, образуван от успоредни лъчи, се пречупва и се трансформира в събиращ се лъч. Вдлъбнати лещи с такива свойства се наричат ​​събирателни лещи. Ако във вдлъбната леща сноп от успоредно насочени лъчи се превръща в дивергент при пречупване, тогава това са дивергентни вдлъбнати лещи, в които въздухът играе ролята на външна среда.

    Лещата е сферична повърхност с геометрични центрове. Правата линия, която свързва центровете, е главната оптична ос. Тънките лещи имат дебелина, по-малка от радиуса на тяхната кривина. За такива лещи е вярно твърдението, че техните сегментни върхове са близко разположени и представляват оптичния център. В този случай всяка права линия, минаваща през центъра под ъгъл спрямо правата линия, свързваща центровете на сферичните повърхности, се признава за странична ос. Но за да определите основния фокус на лещата, достатъчно е да си представите, че лъч от лъчи пада върху събирателна вдлъбната леща. Освен това тези лъчи са успоредни по отношение на главната ос. След пречупване такива лъчи ще се съберат в една точка, която ще бъде фокусът. На фокус можете да видите продължението на лъчите. Това са лъчи преди пречупване, насочени успоредно на главната ос. Но този фокус е въображаем. Там е и основният фокус на разсейващата леща. Или по-скоро два основни фокуса. Ако си представим главната оптична ос, тогава основните фокуси ще бъдат върху нея на еднакво разстояние от центъра. Ако изчислим стойността, която ще бъде обратна на фокусното разстояние, тогава получаваме оптичната мощност.

    Единицата за оптична сила на лещата е диоптърът, ако имаме предвид системата SI. Показателно е, че за събирателна леща нейната оптична сила е положителна стойност, докато за разсейваща леща тя ще бъде отрицателна. Ако равнината има свойството да минава през главния фокус на лещата и същевременно да е перпендикулярна на главната ос, то това е фокалната равнина. Надеждно е известно, че лъчите под формата на лъч, насочен към лещата и в същото време успореден на вторичната оптична ос, ще бъдат събрани в пресечната точка на оста и фокалната равнина. Способността на лещите да отразяват и пречупват се използва в оптичните инструменти.

    Всички знаем примери за ежедневна употреба на лещи: лупа, очила, фотоапарат, в науката и изследванията това е микроскоп. Значението на откриването на свойствата на лещата за човек е огромно. В оптиката най-често се използват сферични лещи. Те са направени от стъкло и са ограничени до сфери.

    В този урок ще бъде разгледана темата "Формула на тънка леща". Този урок е един вид заключение и обобщение на всички знания, получени в раздела по геометрична оптика. По време на урока учениците ще трябва да решат няколко задачи, като използват формулата за тънка леща, формулата за увеличение и формулата за изчисляване на оптичната сила на лещата.

    Представена е тънка леща, в която е посочена главната оптична ос и е посочено, че в равнината, преминаваща през двойния фокус, е разположена светеща точка. Необходимо е да се определи коя от четирите точки на чертежа съответства на правилното изображение на този обект, тоест светеща точка.

    Проблемът може да бъде решен по няколко начина, разгледайте два от тях.

    На фиг. 1 показва събирателна леща с оптичен център (0), фокуси (), мултифокална леща и двойни фокусни точки (). Светеща точка () лежи в равнина, разположена в двоен фокус. Необходимо е да се покаже коя от четирите точки отговаря на конструкцията на изображението или изображението на тази точка на диаграмата.

    Нека започнем решението на проблема с въпроса за изграждането на изображение.

    Светлинната точка () се намира на двойно по-голямо разстояние от лещата, т.е. това разстояние е равно на двойния фокус, може да се конструира по следния начин: вземете линия, която съответства на лъч, движещ се успоредно на главната оптична ос, пречупеният лъч ще премине през фокуса (), а вторият лъч ще премине през оптичния център (0). Пресечната точка ще бъде на разстояние двоен фокус () от лещата, това не е нищо друго освен изображение и съответства на точка 2. Верен отговор: 2.

    В същото време можете да използвате формулата за тънка леща и вместо това да я замените, тъй като точката се намира на разстояние от двоен фокус, по време на трансформацията получаваме, че изображението се получава и в точка, отдалечена при двоен фокус, отговорът ще съответства до 2 (фиг. 2).

    Ориз. 2. Задача 1, решение ()

    Проблемът може да бъде решен и с помощта на таблицата, която разгледахме по-рано, тя гласи, че ако обектът е на разстояние на двоен фокус, тогава изображението ще бъде получено и на разстояние на двоен фокус, тоест, запомняйки таблицата, отговор може да бъде получен веднага.

    Обект с височина 3 сантиметра се намира на разстояние 40 сантиметра от събирателна тънка леща. Определете височината на изображението, ако е известно, че оптичната сила на лещата е 4 диоптъра.

    Записваме условието на проблема и тъй като количествата са посочени в различни референтни системи, ние ги превеждаме в една система и записваме уравненията, необходими за решаване на проблема:

    Използвахме формулата за тънка леща за събирателна леща с положителен фокус, формулата за увеличение () чрез размера на изображението и височината на самия обект, както и чрез разстоянието от лещата до изображението и от лещата до самия обект. Спомняйки си, че оптичната сила () е реципрочната на фокусното разстояние, можем да пренапишем уравнението за тънка леща. От формулата за увеличение напишете височината на изображението. След това записваме израз за разстоянието от лещата до изображението от трансформацията на формулата за тънка леща и записваме формулата, чрез която можем да изчислим разстоянието до изображението (. Замествайки стойността във формулата за височина на изображението, ние ще получите желания резултат, тоест височината на изображението се оказа по-голяма от височината на самия обект Следователно изображението е реално и увеличението е по-голямо от единица.

    Пред тънка събирателна леща беше поставен обект, в резултат на това поставяне увеличението се оказа 2. При преместване на обекта спрямо лещата увеличението стана 10. Определете с колко е преместен обектът и в каква посока, ако първоначалното разстояние от лещата до обекта е било 6 сантиметра.

    За да решим задачата, ще използваме формулата за изчисляване на увеличението и формулата за събирателна тънка леща.

    От тези две уравнения ще търсим решение. Нека изразим разстоянието от лещата до изображението в първия случай, като знаем увеличението и разстоянието. Замествайки стойностите във формулата за тънка леща, получаваме стойността на фокуса. След това повтаряме всичко за втория случай, когато увеличението е 10. Получаваме разстоянието от лещата до обекта във втория случай, когато обектът е преместен, . Виждаме, че обектът е преместен по-близо до фокуса, тъй като фокусът е 4 сантиметра, в този случай увеличението е 10, тоест изображението се увеличава 10 пъти. Крайният отговор е, че самият обект е бил преместен по-близо до фокуса на обектива и така увеличението е станало 5 пъти по-голямо.

    Геометричната оптика остава много важна тема във физиката, всички проблеми се решават единствено чрез разбиране на проблемите на изображенията в лещи и, разбира се, познаване на необходимите уравнения.

    Библиография

    1. Тихомирова С.А., Яворски Б.М. Физика (основно ниво) - М.: Мнемозина, 2012.
    2. Gendenstein L.E., Dick Yu.I. Физика 10 клас. - М.: Мнемозина, 2014.
    3. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика-9. - М.: Просвещение, 1990.

    Домашна работа

    1. Каква формула определя оптичната сила на тънка леща?
    2. Каква е връзката между оптичната сила и фокусното разстояние?
    3. Запишете формулата за тънка събирателна леща.
    1. Интернет портал Lib.convdocs.org ().
    2. Интернет портал Lib.podelise.ru ().
    3. Интернет портал Natalibrilenova.ru ().
    

    Copyright © 2023 Медицина и здраве. Онкология. Хранене за сърцето.