Фізика 7 клас

РОЗДІЛ 3. СВІТЛОВІ ЯВИЩА

 

§20. ЛІНЗИ

 

4. ПОБУДОВА ЗОБРАЖЕННЯ В ЛІНЗІ

 

Промені, що виходять з однієї точки (точкового джерела світла), після заломлення в лінзі або перетинаються в одній точці (рис. 20.8), або спрямовані так, що їхні продовження перетинаються в одній точці (рис. 20.9 і 20.10). Ось чому лінзи дають чіткі зображення предметів: адже зображення предмета складається із зображень його точок.

Зображенням точкового джерела в лінзі називають точку перетину заломлених у лінзі променів (або їхніх продовжень), що виходять із джерела.

Якщо після заломлення в лінзі промені перетинаються, то точку їхнього перетину називають дійсним зображенням джерела (його можна одержати на екрані). Саме таким є зображення на рис. 20.8.

Якщо ж після заломлення в лінзі перетинаються не самі промені, а їхні продовження, то точку їхнього перетину називають уявним зображенням (рис. 20.9 і 20.10).

Зі сказаного вище випливає: щоб побудувати зображення точки Sдосить побудувати хід двох променів, що виходять з неї. Точка S перетину цих променів (або їхніх продовжень) і буде зображенням точки S.

ЯКІ ПРОМЕНІ ВИКОРИСТОВУЮТЬ ДЛЯ ПОБУДОВИ

ЗОБРАЖЕННЯ В ЛІНЗІ?

Направимо на збиральну або розсіювальну лінзу промінь так, щоб він проходив крізь її оптичний центр. Ми побачимо, що такий промінь завжди проходить крізь лінзу, не змінюючи напрямку (на рис. 20.11 зображено схему такого досліду). Це можна пояснити тим, що поблизу оптичного центра поверхні лінзи майже паралельні, а в такому разі промінь світла не змінює свого напрямку.

Ми обмежимося побудовою зображень точок, які не лежать на головній оптичній осі. Для побудови зображень таких точок в лінзі використовують зазвичай хід таких променів:

1) променя, що йде крізь центр лінзи, — як ми бачили, він не змінює напрямку;

2) променя, що падає на лінзу паралельно головній оптичній осі, — після заломлення в збиральній лінзі

він пройде крізь її фокус, а після заломлення в розсію- вальній — його продовження пройде крізь фокус лінзи.

ПОБУДОВА ЗОБРАЖЕННЯ В ЗБИРАЛЬНІЙ ЛІНЗІ

Якщо відстань від предмета до лінзи більша за фокусну, то після заломлення в лінзі промені перетинаються, тобто зображення буде дійсним (рис. 20.12).

На рис. 20.13—20.15 показано побудову дійсного зображення предмета в збиральній лінзі (предмет позначено стрілкою). Дійсне зображення завжди перевернуте1.

Відношення довжини зображення предмета до довжини самого предмета називають збільшенням лінзи.

ПРОВЕДЕМО ДОСЛІДИ

Дійсне зображення предмета можна одержати на екрані. Геометрична побудова та дослід свідчать, що:

1) зображення буде зменшеним, якщо відстань від предмета до лінзи більша за подвійну фокусну відстань від лінзи (рис. 20.13);

2) розмір зображення дорівнюватиме розмірові самого предмета, якщо предмет розташовано на подвійній фокусній відстані від лінзи (рис. 20.14);

3) зображення буде збільшеним, якщо предмет розташовано між подвійною фокусною відстанню та фокусною відстанню (рис. 20.15).

Якщо предмет розташовано на фокусній відстані від лінзи, то зображення предмета не існує, оскільки після заломлення в лінзі промені йдуть паралельно (рис. 20.16).

1 Перевернуте зображення називають також оберненим.

І нарешті, якщо предмет розташовано на відстані від лінзи меншій, ніж фокусна, зображення буде уявним, прямим і збільшеним (рис. 20.17).

Особливо велике збільшення збиральна лінза дає, коли предмет розташовано поблизу її фокуса (рис. 20.18). Як ми побачимо далі, це використовують у лупі, проекційному апараті, мікроскопі й телескопі.

 

ПОБУДОВА ЗОБРАЖЕННЯ В РОЗСІЮВАЛЬНІЙ ЛІНЗІ

Пучок променів, що виходить із будь-якої точки предмета, після заломлення в розсіювальній лінзі стає ще розбіжнішим. Тому перетинаються тільки продовження променів, тобто зображення завжди буде уявним (рис. 20.19). До того ж воно буде прямим і зменшеним.

ФОРМУЛА ТОНКОЇ ЛІНЗИ

За допомогою дослідів та геометричних побудов можна переконатися, що між відстанню d від лінзи до предмета, відстанню f від лінзи до зображення та фокусною відстанню лінзи F існує співвідношення, яке називають формулою тонкої лінзи:

У цій формулі відстань до зображення треба брати зі знаком «плюс», якщо зображення дійсне, і зі знаком «мінус», якщо зображення уявне. Крім того, фокусну відстань збиральної лінзи беруть зі знаком «плюс», а розсіювальної — зі знаком «мінус».

Використовуючи формулу тонкої лінзи, можна знайти, наприклад, відстань до зображення, якщо ми знаємо відстань від лінзи до предмета та фокусну відстань лінзи. Для цього зручно знайти спочатку величину, обернену до шуканої відстані, а потім — і саму відстань.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити