Линзы. Оптическая сила линзы
Материалы к уроку
Конспект урока
Явление преломления света лежит в основе действия линз и многих оптических приборов, служащих для управления световыми пучками и получения изображений. Линза – это оптически прозрачное тело, ограниченное с двух сторон сферическими поверхностями Существует два вида линз: выпуклые и вогнутые. У выпуклой линзы края намного тоньше, чем середина. Выпуклые линзы бывают: двояковыпуклые, плосковыпуклые и выпукло – вогнутые. У вогнутой линзы края толще, чем середина. Вогнутые линзы могут быть: двояковогнутыми, плосковогнутыми и выпукло – вогнутыми. Линза, толщина которой много меньше радиуса кривизны ее поверхностей, называется тонкой линзой. Мы изучаем только тонкие линзы.
Проведем опыт (1). На оптическом диске закрепим выпуклую линзу и направим горизонтально от осветителя несколько параллельных лучей…. Видим, что лучи после преломления в линзе собираются в одну точку. Вывод: линзы, преобразующие параллельный пучок в сходящийся пучок и собирают его в одну точку, называются собирающими.
Проведем опыт (2). На оптическом диске закрепим вогнутую линзу и направим горизонтально от осветителя несколько параллельных лучей. Видим, что лучи после преломления в линзе расходятся. Вывод: линзы, которые преобразуют пучок параллельных лучей в расходящийся, называются рассеивающими. Основные параметры и характеристики линзы. Прямая, проходящая через центры окружностей С1 и С2, сферических поверхностей, ограничивающих линзу, называется главной оптической осью линзы. Любая другая прямая, проходящая через оптический центр линзы, называется побочной оптической осью.
Проведем опыт (3). На оптическом диске закрепим выпуклую линзу (как в опыте 1) и направляем от осветителя пучок параллельных лучей на линзу. … Видим, что они пересеклись в одной точке, расположенной на главной оптической оси. Изменим угол падения параллельных лучей, перемещая осветитель вверх – вниз. …. Видим, что лучи все равно собираются в одной точке, только эта точка уже находится не на главной оптической оси, а на побочной оси. Вывод: точка, в которой собираются параллельные главной оптической оси лучи, называется главным фокусом линзы. Другие фокусы будут называться побочными фокусами. Они находятся в фокальной плоскости, проходящей перпендикулярно главной оптической оси и проходящей через главный фокус линзы.
Проведем опыт (4). На оптическом диске закрепим вогнутую линзу и направим горизонтально от осветителя несколько параллельных лучей (как в опыте 2). Лучи из линзы выйдут расходящимся пучком. Если такой расходящийся пучок лучей попадет в глаз, то человеку будет казаться, что лучи выходят из точки F. Такую линзу называют рассеивающей. Вывод: рассеивающая линза имеет мнимый фокус – точка F. Она будет находится на оптической оси с той же стороны, с какой падает свет на линзу. На схемах собирающая линза изображается отрезком прямой с заостренными краями (показывает, что края линзы тоньше середины), а рассеивающая линза изображается отрезком прямой, у которого на краях показаны углы, расходящиеся от отрезка (показывает, что края толще, чем середина). Покажем основные точки и линии, которые нам необходимы для построения изображения предмета в линзах: Это главная оптическая ось, оптический центр линзы О, главные фокусы линзы слева и справа, обозначенные буквами F и двойное фокусное расстояние – 2F (практически равное радиусу линзы R).
Расстояние главного фокуса от линзы называется фокусным расстоянием линзы, обозначается F и измеряется в системе СИ в метрах (м). Собирающая линза имеет положительное фокусное расстояние, а рассеивающая линза имеет отрицательное значение. Например, если указано в задаче, что фокусное расстояние линзы равно «минус 20 см» (F= - 20cм), то это означает, что линза рассеивающая с главным фокусным расстоянием «минус 20 см = 0,2м). В быту говорят, что сильнее та линза, которая сильнее изменяет ход лучей. Линзы с более выпуклыми поверхностями преломляют лучи сильнее, чем линзы с меньшей кривизной. Как же характеризовать более «сильную» линзу? Введем величину, обратную главному фокусному расстоянию линзы и назовем ее – оптическая сила линзы. Оптическая сила линзы обозначается D, рассчитывается по формуле :
D = 1/F
Оптическая сила линзы измеряется в диоптриях (дптр).
1 дптр – это оптическая сила линзы, фокусное расстояние которой равно 1 м.
Чем больше оптическая сила линзы, тем сильнее собирает или рассеивает линза падающий на нее параллельный пучок лучей.
Оптическая сила собирающей линзы будет числом положительным, а оптическая сила рассеивающей линзы – числом отрицательным.
Проведем опыт (5). На столе расположим линзу и экран таким образом, чтобы они находились на одной прямой с дальним окном в кабинете. Расположим линзу около экрана и начнем отодвигать линзу в сторону окна. Будем перемещать до тех пор, пока на экране не получится четкое изображение окна. Сделаем вывод: расстояние от линзы до экрана практически равно главному фокусному расстоянию линзы. Измерим это расстояние
Значит, фокусное расстояние F=0,1м и оптическая сила линзы D =1:0,1м =10 дптр.
Проведем опыт (1). На оптическом диске закрепим выпуклую линзу и направим горизонтально от осветителя несколько параллельных лучей…. Видим, что лучи после преломления в линзе собираются в одну точку. Вывод: линзы, преобразующие параллельный пучок в сходящийся пучок и собирают его в одну точку, называются собирающими.
Проведем опыт (2). На оптическом диске закрепим вогнутую линзу и направим горизонтально от осветителя несколько параллельных лучей. Видим, что лучи после преломления в линзе расходятся. Вывод: линзы, которые преобразуют пучок параллельных лучей в расходящийся, называются рассеивающими. Основные параметры и характеристики линзы. Прямая, проходящая через центры окружностей С1 и С2, сферических поверхностей, ограничивающих линзу, называется главной оптической осью линзы. Любая другая прямая, проходящая через оптический центр линзы, называется побочной оптической осью.
Проведем опыт (3). На оптическом диске закрепим выпуклую линзу (как в опыте 1) и направляем от осветителя пучок параллельных лучей на линзу. … Видим, что они пересеклись в одной точке, расположенной на главной оптической оси. Изменим угол падения параллельных лучей, перемещая осветитель вверх – вниз. …. Видим, что лучи все равно собираются в одной точке, только эта точка уже находится не на главной оптической оси, а на побочной оси. Вывод: точка, в которой собираются параллельные главной оптической оси лучи, называется главным фокусом линзы. Другие фокусы будут называться побочными фокусами. Они находятся в фокальной плоскости, проходящей перпендикулярно главной оптической оси и проходящей через главный фокус линзы.
Проведем опыт (4). На оптическом диске закрепим вогнутую линзу и направим горизонтально от осветителя несколько параллельных лучей (как в опыте 2). Лучи из линзы выйдут расходящимся пучком. Если такой расходящийся пучок лучей попадет в глаз, то человеку будет казаться, что лучи выходят из точки F. Такую линзу называют рассеивающей. Вывод: рассеивающая линза имеет мнимый фокус – точка F. Она будет находится на оптической оси с той же стороны, с какой падает свет на линзу. На схемах собирающая линза изображается отрезком прямой с заостренными краями (показывает, что края линзы тоньше середины), а рассеивающая линза изображается отрезком прямой, у которого на краях показаны углы, расходящиеся от отрезка (показывает, что края толще, чем середина). Покажем основные точки и линии, которые нам необходимы для построения изображения предмета в линзах: Это главная оптическая ось, оптический центр линзы О, главные фокусы линзы слева и справа, обозначенные буквами F и двойное фокусное расстояние – 2F (практически равное радиусу линзы R).
Расстояние главного фокуса от линзы называется фокусным расстоянием линзы, обозначается F и измеряется в системе СИ в метрах (м). Собирающая линза имеет положительное фокусное расстояние, а рассеивающая линза имеет отрицательное значение. Например, если указано в задаче, что фокусное расстояние линзы равно «минус 20 см» (F= - 20cм), то это означает, что линза рассеивающая с главным фокусным расстоянием «минус 20 см = 0,2м). В быту говорят, что сильнее та линза, которая сильнее изменяет ход лучей. Линзы с более выпуклыми поверхностями преломляют лучи сильнее, чем линзы с меньшей кривизной. Как же характеризовать более «сильную» линзу? Введем величину, обратную главному фокусному расстоянию линзы и назовем ее – оптическая сила линзы. Оптическая сила линзы обозначается D, рассчитывается по формуле :
D = 1/F
Оптическая сила линзы измеряется в диоптриях (дптр).
1 дптр – это оптическая сила линзы, фокусное расстояние которой равно 1 м.
Чем больше оптическая сила линзы, тем сильнее собирает или рассеивает линза падающий на нее параллельный пучок лучей.
Оптическая сила собирающей линзы будет числом положительным, а оптическая сила рассеивающей линзы – числом отрицательным.
Проведем опыт (5). На столе расположим линзу и экран таким образом, чтобы они находились на одной прямой с дальним окном в кабинете. Расположим линзу около экрана и начнем отодвигать линзу в сторону окна. Будем перемещать до тех пор, пока на экране не получится четкое изображение окна. Сделаем вывод: расстояние от линзы до экрана практически равно главному фокусному расстоянию линзы. Измерим это расстояние
Значит, фокусное расстояние F=0,1м и оптическая сила линзы D =1:0,1м =10 дптр.
Остались вопросы по теме? Наши педагоги готовы помочь!
Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам
Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки
Повысим успеваемость по школьным предметам
Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ