Question

Используя собирающую линзу, экран, лампу на подставке, источник тока, соединительные провода, ключ, линейку, соберите экспериментальную установку для исследования свойств изображения, полученного с помощью собирающей линзы от лампы, расположенной от центра линзы на расстоянии 0,2 м. Погрешность измерения длины линейкой равна ±1 мм. В ответе: 1) сделайте рисунок экспериментальной установки; 2) передвигая экран, получите чёткое изображение лампы и запишите свойства и размеры изображения (с учётом абсолютных погрешностей измерений); 3) сформулируйте вывод о расположении лампы относительно двойного фокусного расстояния линзы.

Answer 1

1) Рисунок экспериментальной установки:

```
            Лампа
              |
              |
          +-----------+
          |           |
          |           |
          +-----------+
                |
                |     (0,2 м)
                |
       +--------+--------+
       |      Линза      |
       +-----------------+
                |
                |
       +--------+--------+
       |      Экран      |
       +-----------------+

```

В этой схеме:
- Лампа расположена на расстоянии 0,2 м от центра линзы.
- Линза фокусирует свет от лампы и создает изображение на экране, расположенном ниже.

2) Получение четкого изображения лампы и свойства изображения:

Передвигая экран, мы находим положение, при котором изображение лампы оказывается четким. Предположим, что в результате измерений были получены следующие параметры:

- Расстояние от линзы до экрана (d): 0,3 м ± 0,001 м.
- Размер изображения лампы: например, высота изображения H = 5 см ± 0,1 см.
- Размер лампы: например, высота лампы h = 10 см ± 0,1 см.

Свойства изображения:
- Изображение является действительным (так как оно формируется на экране).
- Изображение перевернуто относительно объекта (лампы).
- Изображение уменьшено по сравнению с объектом.

3) Вывод о расположении лампы относительно двойного фокусного расстояния линзы:

Фокусное расстояние линзы можно приблизительно определить. Например, если известна оптическая сила линзы D = 2,5 дпт, то фокусное расстояние f вычисляется как:

f = 1/D = 1/2,5 = 0,4 м.

Двойное фокусное расстояние равно 2f = 0,8 м.

Так как лампа расположена на расстоянии 0,2 м от линзы, она находится ближе, чем половина двойного фокусного расстояния. Это указывает на то, что изображение будет находиться за пределами двойного фокусного расстояния, и оно будет действительным, перевернутым и уменьшенным.

Вывод: Лампа расположена ближе к линзе, чем половина двойного фокусного расстояния (0,2 м < 0,8 м). Это приводит к получению действительного, перевернутого и уменьшенного изображения лампы.