1-11 класс
  • 1-11 класс
  • 1 класс
  • 2 класс
  • 3 класс
  • 4 класс
  • 5 класс
  • 6 класс
  • 7 класс
  • 8 класс
  • 9 класс
  • 10 класс
  • 11 класс
Выберите класс
Предметы
Мякишев
(Обновлен)Лабораторная работа 5 ГДЗ Мякишев 11 класс (Физика)
Мякишев, Буховцев
11 класс
Класс
11
Предмет
Физика
Автор
Мякишев, Буховцев

(Обновлен)Лабораторная работа 5 ГДЗ Мякишев 11 класс (Физика)

Задача

Определение оптической силы и фокусного расстояния собирающей линзы

Цель работы: научиться практически получать и графически строить изображения в собирающей линзе; определить оптическую силу линзы.

В качестве предмета используется светящаяся рассеянным светом буква в колпачке осветителя. Действительное изображение этой буквы получают на экране.

Порядок выполнения работы

  1. Соберите электрическую цепь, подключив лампочку к источнику тока через выключатель.
  2. Поставьте лампочку на один край стола, а экран — на другой край. Между ними поместите линзу, включите лампочку и передвигайте линзу вдоль рейки, пока на экране не будет получено резкое изображение светящейся буквы.
  3. Измерьте расстояния $$d$$ и $$f$$. При неизменном $$d$$ повторите опыт несколько раз, каждый раз заново получая резкое изображение. Вычислите $$f_{\text{ср}}$$, $$D_{\text{ср}}$$, $$F_{\text{ср}}$$. Результаты измерений расстояний в миллиметрах занесите в таблицу тетради.
  4. Абсолютную погрешность $$\Delta D$$ измерения оптической силы линзы вычислите по формуле $$\Delta D=\frac{\Delta_1}{d^2}+\frac{\Delta_2}{f^2}$$, где $$\Delta_1$$ и $$\Delta_2$$ — абсолютные погрешности измерений $$d$$ и $$f$$.
  5. Измерьте толщину линзы $$h$$ и вычислите $$\Delta D$$ по формуле $$\Delta D=\frac{h}{2d^2}+\frac{h}{f^2}$$.
  6. Запишите результат в следующем виде: $$D_{\text{ср}}-\Delta D\leq D\leq D_{\text{ср}}+\Delta D$$.
Подробный ответ

Оптическая сила линзы связана с фокусным расстоянием формулой:

$$D=\frac{1}{F}$$

Для собирающей линзы также выполняется:

$$\frac{1}{d}+\frac{1}{f}=\frac{1}{F}$$

Отсюда

$$F=\frac{df}{d+f}$$

По данным измерений: $$d=500\ \text{мм}=0{,}500\ \text{м}$$, $$f_1=200\ \text{мм}$$, $$f_2=196\ \text{мм}$$, $$f_3=201\ \text{мм}$$, $$f_4=198\ \text{мм}$$, $$f_5=199\ \text{мм}$$.

Найдём среднее значение расстояния до изображения:

$$f_{\text{ср}}=\frac{200+196+201+198+199}{5}=198{,}8\ \text{мм}=0{,}1988\ \text{м}$$

Тогда среднее фокусное расстояние линзы:

$$F_{\text{ср}}=\frac{df_{\text{ср}}}{d+f_{\text{ср}}} =\frac{0{,}500\cdot 0{,}1988}{0{,}500+0{,}1988} \approx 0{,}142\ \text{м}$$

Средняя оптическая сила:

$$D_{\text{ср}}=\frac{1}{F_{\text{ср}}}\approx \frac{1}{0{,}142}\approx 7{,}04\ \text{дптр}$$

Абсолютную погрешность определим по формуле:

$$\Delta D=\frac{\Delta_1}{d^2}+\frac{\Delta_2}{f^2}$$

Так как измерения проводились при неизменном $$d$$, то $$\Delta_1=\frac{h}{2}$$, а для расстояния $$f$$ из-за настройки на резкость $$\Delta_2=h$$.

При $$h=5\ \text{мм}=5\cdot 10^{-3}\ \text{м}$$ получаем:

$$\Delta D=\frac{h}{2d^2}+\frac{h}{f_{\text{ср}}^2}$$

$$\Delta D=\frac{5\cdot 10^{-3}}{2\cdot (0{,}500)^2}+\frac{5\cdot 10^{-3}}{(0{,}1988)^2}\approx 0{,}14\ \text{дптр}$$

Тогда результат измерения:

$$D_{\text{ср}}-\Delta D \le D \le D_{\text{ср}}+\Delta D$$

$$7{,}04-0{,}14 \le D \le 7{,}04+0{,}14$$

$$6{,}90 \le D \le 7{,}18\ \text{дптр}$$

Изображение на экране получается действительным и уменьшенным, если предмет находится дальше двойного фокусного расстояния линзы, то есть $$d>2F$$.

Ответ

$$F_{\text{ср}}\approx 0{,}142\ \text{м},\quad D_{\text{ср}}\approx 7{,}04\ \text{дптр},\quad 6{,}90\le D\le 7{,}18\ \text{дптр}.$$



Общая оценка
4.7 / 5
Другие учебники
Другие предметы