Оптика


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Развитие взглядов на природу света.
юйгенс Х
. Если вам верить, то корпускулы (частицы) попадают нам в глаз и мы видим
Развитие взглядов на природу
Корпускулярная теория
(Ньютон): свет представляет
поток частиц, летящих
прямолинейно и равномерно
Волновая
теория (Гюйгенс):
свет имеет волновую природу.
λ : 760
400 нм
��2 &#x/MCI; 0 ;&#x/MCI; 0 ; &#x/MCI; 1 ;&#x/MCI; 1 ; &#x/MCI; 2 ;&#x/MCI; 2 ; &#x/MCI; 3 ;&#x/MCI; 3 ; &#x/MCI; 4 ;&#x/MCI; 4 ;Современный взгляд на природу света:
современные представления о свете.
Волновая о
птика
учение о свете, в котором световые волны рассматриваются как
электромагнитные волны:
Геометрическая оптика
раздел, в котором рассматриваются законы распространения
света
в прозрачных средах на о
снове представлений о свете как о совокупности световых лучей
линий, вдоль которых распространяется энергия.
Перечень знаний по теме «Геометрическая оптика
. Линзы
Проверяемые элементы
Теоретический материал
Прямолинейное
распространение света
Опреде
ление понятия: световой луч. Формулировка
закона прямолинейного распространения света.
Линзы. Оптическая сила линзы
Формула тонкой линзы.
Определение понятий: линза, собирающие и
рассеивающие линзы, тонкая линза, оптический центр,
оптические оси, фокус
ы линзы, фокусное расстояние,
оптическая сила линзы. Формула тонкой линзы.
Построение изображений в
линзах
Графическая модель получения изображения в линзе,
изображения на сетчатке глаза.
Оптические приборы. Глаз как
оптическая система
Устройство лупы,
фотоаппаратов, проекционного
аппарата, графическая модель хода лучей в этих
оптических приборах. Определе
ние понятий линейного
увеличения
Волн
овая оптика
учение о свете, в
котором световые
волны
рассматриваются как
электромагнитные
волны:
Квантовая оптика:
свет излучается,
распространяется и
взаимодействует с
веществом
Оптика
учение о свете

. Теоретический материал
Линза





Собирающая
линза
Линза называется
собирающей
, если лучи,
падающие на нее
пар
аллельно друг другу,
после преломления
сходятся.
Виды собирающих
линз
Рассеивающая
линза
Линза называется рассеивающей, если лучи,
падающие на нее
параллельно друг другу,
после преломления расходятся.
Виды
рассеивающих
линз
Радиусы
сфер
ических
поверхностей



Тонкая линза
Линза является тонкой, если толщина линзы много меньше радиуса
кривизны ее сферических границ и расстояния от линзы до предмета
Назовите:
Главная оптическая ось
Главный фокус, фокусное
расстояние.
Фокальная
плоскость
Побочный фокус
Сформулируйте
определение
главной
оптической оси

Сформулируйте
определение
главного фокуса
линзы, фокусного
расстояния
Фокусом линзы называется точка, в которой после преломления
пересекаются лучи, упавшие н
а линзу параллельно ее главной
оптической оси (или продолжения преломленных лучей, если линза
рассеивающая)
Расстояние от фокуса до ее главного оптического цента называется
фокусным расстоянием линзы.
Главный фокус
действительный у
собирающей
линзы,
их два
, они
симметричны
относительно
оптического
центра.



Главный фокус
мнимый у
рассеивающей
линзы, их два


Побочная ось
Побочный фокус



учи, ход которых заранее известен.

[2]
источник информации
Ход произвольного луча после
преломления в собирающей линзе
Ход произвольного луча после
преломления в рассеивающей линзе
Построение изо
бражений
[5]
Построение изображения
светящейся точки,
расположенной вне главной
оптической оси
зображение точки действительное:
пересекаются
сами лучи.

Избражение точки мнимое,тк пересекатся не сами лучи, а
их продолжения.
[2]
Построение изображения
светящейся точки,
расположенной на главной
оптической оси. Линза
собирающая
[2]
Построение изображения
светящейся точки,
расположенной на главной
оптической оси
линза
рассеивающая.
Построение изображения
предмета, на
ходящегося за
двойным фокусом.
(ход лучей в фотоаппарате)
Построение изображения
предмета, находящегося
между фокусом и двойным
фокусом.
(Ход лучей в киноаппарате. Изображение:
действительное, перевернутое,
увеличенное)
Расстояние межд
предметом и изображением
Если изображение предмета
действительное
, то

Построение изображения
предмета, находящегося
между линзой и фокусом.
(ход лучей в лупе)
(расстояние между предметом и
изображением)

Построение изображения
предмета в рассеивающей
линзе
Изображение: мнимое, прямое, уменьшенное.
Расстояние между
предметом и изо
бражением,
даваемым рассеивающей
линзой
Формула тонкой линзы
Линейное увеличение
Оптическая сила линзы
Применя
ем формулу тонкой линзы при решении задач.
1064 сборник задач Рымкевича, стр 141.
Свеча находится на расстоянии
=12,5 см от собирающей линзы,
оптическая сила
которой равна
=10 дптр. На каком расстоянии (
)от линзы получится изображение и
каким оно будет
увеличение
(Г)?
Решение
Сначала найдем фокусное расстояние
линзы:
м=10см.

Таким образом, предмет находится
меж
ду фокусом и двойным фокусом
Формула тонкой линзы запишется так
(линза собирающая, изображение действительное
1


f
50
5
,
2
10
5
,
12
Ответ:
сборник задач
Рымкевича, стр 141.
Рассматривая предмет в собирающую линзу, его располагают на расстоянии 4 см от нее.
При этом получают мнимое изображение, в 5 раз большее самого предмета. Какова
оптическая сила линзы?
Собирающая линза дает
мнимое
изображение
Найдем расстоя
ние между линзой и изображением:
f
f
20
5
4
Формула тонкой линзы запишется так
(линза собирающая, изображение
мнимое


1
1
d
f
=20 дптр
Ответ:
20 дптр
1069 сборник задач Рымкевича, стр 141.
На каком расстоянии перед
рассеивающей линзой с оптической силой
3 дптр надо
поместить предмет, чтобы его мнимое изображение получилось посередине между линзой
и ее мнимым фокусом?
Рассеивающая линза всегда дает мнимое изображение
Изображение
: мним
ое, прямое, уменьшенное.




f
2
1
F
1
м,
1
2
1
F
f
Формулу тонкой линзы лучше записать так:
D
1
1

1
1
1
f
D
1
D
f
d
1
=1/3м
Ответ:
d


Предмет находится перед собирающей линзой между фокусным и двойным
фокусным расстоянием
. Как изменятся расстояние от линзы до его изображения,
линейный размер изображения предмета и вид изображения (мнимое или
ействительное) при перемещении предмета на расстояние больше двойного фокусного
)?
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
А. Расстояние от линзы до изображения
предмета
Б. Линейны
й размер изображения предмета
ИЗМЕНЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ
1) Увеличивается
2) Уменьшается
3) Не изменится
Решение.
Согласно формуле тонкой линзы, расстояние от предмета до линзы, расстояние от линзы

до изображения и ф
окусное расстояние связаны соотношением
Следовательно, в результате переноса расстояние от линзы до изображения уменьшится
2).
Из рисунка видно, что линейные размеры предмета и изображения связаны с
расстояниями от предмета и изображения до линзы соотношением
. Таким
образом, при удалении предмета, линейный размер изображения будет уменьшаться (Б
2).
Ответ: 22

Примеры решения задач.
Повышенный уровень
[1]
источник информации
Пучок параллельны
х световых лучей падает нормально на
тонкую линзу диаметром 6 см и оптической силой 5 дптр,
экран освещен неравномерно. Выделяется более освещенная
часть экрана (в форме кольца). Рассчитайте (в см) внешний
диаметр светлого кольца, создаваемого на экране. Э
кран
находится на расстоянии 50 см от линзы.
Решение
Светлое кольцо возникает там, где на экран падают лучи,
прошедшие линзу из первичного пучка, не попавшие на линзу.
Внешний диаметр этого кольца 2
, а его внутренний
диаметр равен
1/D
F=1/5=0
=20
=50
АОF
F
1
Внешний диаметр светлого кольца
9см.




Примеры решения задач.
Высокий уровень
[3]
источник информации
Предмет расположен на гла
вной оптической оси рассеивающей линзы. Чему равна
оптическая сила линзы, если изображение предмета, даваемого линзой, находится на
расстоянии
=6см от самого предмета? Высота предмета
=8см, а высота
изображения
=4см.
?



=6см=
6

=8см=

=4см.=




1
1
1
1
; Г=
d
fH


1
h
H
lhH
lhH


=8,3 дптр.
Линза рассеивающая, поэтому
8,3дптр.
Ответ:
8,3дптр.
Источник света и полупрозрачный экран жестко закреплены на оптической скамье на
расстоянии
=120 см
друг от друга.
Ученик перемещает
стеклянную линзу по
оптической скамье и замечает, что изображение источника 1 и 2 получаются на экране
при положениях линзы 1 и 2. Вычислите фокусное расстояние линзы.

?

=1,2 м
=0,6




=0,9 м,
=0,3 м
Формула тонкой
линзы (
изображения действительные, линза собирающая, предмет
реальный
(действительный)
):
d
,
0
9
,
0
3
,
0
9
,
0
F
=0,225 м
Ответ:
=0,225 м
С помощью собирающей линзы получили мнимое изображение предмета, увеличенное
в 3 раза. Затем, не меняя положения предмета, собирающую линзу заменили на
рассеивающую с таким же фокусным расстояни
ем. Чему равно увеличение предмета в
этом случае?
Формула тонкой линзы для собирающей линзы, изображение мнимое:


��13 &#x/MCI; 0 ;&#x/MCI; 0 ;Формула тонкой линзы для рассеивающей линзы, изображение мнимое:
Составляем систему уравнений:
1




0=
, откуда
Ответ:
3
С по
ощью тонкой собирающей линзы получают действительное и увеличенное
изображение плоского предмета. Если предмет находится
на расстоянии
6 см от
линзы, то изображение получается увеличенным в 2 раза. На сколько надо сместить
предмет, чтобы получить изображение, увеличенное в 10 раз?
?

h
H
=10,
=6 см
ормула тонкой линзы для собирающей линзы, изображение действительное:
1

1

1
d
F
Формула тонкой линзы для собирающей линзы, изображение действительное:
(1+
Ã
d

=1,6
Ответ:
=1,6 см
Кинопроектор снимает
автомобиль, движущийся со скоростью
км/ч на
расстоянии
d
см от него. Фокусное расстояние объектива кинокамеры
=13 мм.
Какова должна быть экспозиция
, чтобы размытость изображения не превышала
,05 мм?
км/ч=15 м/с,
d
см,
=13 мм,
l
,05 мм
Формула тонкой линзы для собирающей линзы, изображение действительное
1
1
d
F
d
F
l
F
F
d
l
t
(
Ответ:
Шарик массой
=20
г движется со скоростью υ
=5 м/с вдоль оптической оси
собирающей лин
зы, установленной на гладкой горизонтальной поверхности. Масса линзы
вместе с подставкой М=0,2 кг. Фокусное расстояние собирающей линзы
=10
см. После
абсолютно упругого удара шарик отскакивает от линзы
. Рассчитайте время, в течение
которого изображение ша
рика будет мнимым. Силой тяжести, действующей на шарик,
пренебречь.
��15 &#x/MCI; 0 ;&#x/MCI; 0 ; &#x/MCI; 1 ;&#x/MCI; 1 ; &#x/MCI; 2 ;&#x/MCI; 2 ; &#x/MCI; 3 ;&#x/MCI; 3 ; &#x/MCI; 4 ;&#x/MCI; 4 ; &#x/MCI; 5 ;&#x/MCI; 5 ; &#x/MCI; 6 ;&#x/MCI; 6 ; &#x/MCI; 7 ;&#x/MCI; 7 ; &#x/MCI; 8 ;&#x/MCI; 8 ; &#x/MCI; 9 ;&#x/MCI; 9 ;Время движения шарика
относительно зеркала
фокусное
расстояние линзы
Найдем
время движения шарика после абсолютно упруго удара.
Применяем закон сохранения импульса и закон сохранения энергии:
2


2

(1)
(2)
Разделим (2) на
(1) получим:
это скорость шарика относительно зеркала после удара
Таким образом,

1
t
t
=0,04с
Ответ:
=0,04с
[6]
источник информации
Условимся считать изображение на пленке фотоаппарата резким, если вместо идеального
изображения в виде точки на пленке получается изображение пятна диаметром не б
олее
некоторого предельного значения. Поэтому, если объектив находится на фокусном
расстоянии от пленки, то резкими считаются не только бесконечно удаленные предметы,
��16 &#x/MCI; 0 ;&#x/MCI; 0 ;но и все предметы, находящиеся дальше некоторого расстояния
. Оцените предельный
размер
пятна, если при фокусном расстоянии объектива 50
мм и диаметре входного
отверстия 5
мм резкими оказались все предметы, находившиеся на расстояниях более 5
от объектива. Сделайте рисунок, поясняющий образование пятна.
(источник: ttps://pys
ege.sdamgia.r
u/test?theme=252)
Решение.
Лучи, идущие от предмета на расстоянии
, собираются на расстоянии
, которое больше
фокусного расстояния, и поэтому образуют на пленке пятно диа
метром
. Из подобия
треугольников получаем соотношение:
(1).
Из формулы тонкой линзы
находим:
(2). Из (1) и (2) получаем
окончательно:
Ответ:
Задачи для самостоятельного решения. Высокий уровень
(источник информации
[8])
Заданы главная оптическая ось линзы
, положение источника
и его
изображения
´. Найдите построением положение опти
ческого центра линзы
и ее
фокусов для трех случаев (рис. 1).
На рис. 5 изображен луч
, прошедший сквозь рассеивающую линзу. Постройте х
од

луча падающего, если положение фокусов линзы известно.


На собирающую линзу с фокусным расстоянием
= 40 см падает параллельный пучок
учей. Где следует поместить рассеивающую линзу с фокусным расстоянием
= 15 см,
чтобы пучок лучей после прохождения двух линз остался параллельным?
Ответы.
Решение задач высокого уровня
Задача 1.
Заданы главная оптическая ось линзы
, положение исто
чника
и его
изображения
´. Найдите построением положение оптического центра линзы
и ее
фокусов для трех случаев (рис. 1).
Решение:
Для на
хождения положения оптического центра
линзы и ее фокусов
используем
основные свойства линзы и лучей, проходящих через оптический центр, фокусы линзы
или параллельно главной оптической оси линзы.
Случай 1.
Предмет
и его изображение расположены по одну
сторону от главной
оптической оси
(рис. 2).



Проведем через
´ прямую (побочную ось) до пересечения с главной оптической
осью
в точке
. Точка
определяет положение оптического центра линзы,
расположенной перпендикулярно оси
. Лучи, идущие через оптический центр
, не
преломляются. Луч
, параллельный
, преломляется и идет через фокус
изображение
´, причем через
´ идет продо
лжение луча
. Это значит, что
изображение
´ в линзе является мнимым. Предмет
расположен между оптическим
центром и фокусом линзы. Линза является собирающей.
Случай 2.
Проведем через
´ побочную ось до пересечения с главной оптической
осью
в то
чке
оптическом центре линзы (рис. 3).


Луч
, параллельный
, преломляясь, идет через фокус
и изображение
´, причем
через
´ идет продо
лжение луча
. Это значит, что изображение мнимое, а линза, как
видно из построения, рассеивающая.
Случай 3.
Предмет
и его изображение лежат по разные стороны от главной оптической
оси
(рис. 4).




Соединив
´, находим положение оптического центра линзы и положение линзы.
Луч
, параллельный
, преломляется и через фокус
идет в точку
´. Луч через
оптический центр идет без преломления
Задача 2.
На рис. 5 изображен луч
, прошедший сквозь рассеивающую линзу.
Постройте ход луча падающего, если положение фокусов линзы известно.

Решение:
Продолжим луч
до пересечения с фокальной плоскостью
в точке
´ и проведем
побочную ось
через
´ и
(рис. 6).



Луч, ид
ущий вдоль побочной оси
, пройдет, не меняя своего направления, луч
параллельный
, преломляется по направлению
так, что его продолжение идет
через точку
Задача 3.
На собирающую линзу с фокусным расстоянием
= 40 см падает
параллельный пу
чок лучей. Где следует поместить рассеивающую линзу с фокусным
расстоянием
= 15 см, чтобы пучок лучей после прохождения двух линз остался
параллельным?
Решение:
По условию пучок падающих лучей
параллелен главной оптической
оси
, после преломления
в линзах он должен таковым и остаться. Это возможно, если
рассеивающая линза расположена так, чтобы задние фокусы линз

совпали. Тогда
продолжение луча
(рис. 7), падающего на рассеивающую линзу, проходит через ее
фокус
, и по правилу построения
в рассеивающей линзе преломленный луч
будет
параллелен главной оптической оси
, следовательно, параллелен лучу
. Из рис. 7
видно, что рассеивающую линзу следует поместить на расстоянии =F
F

(40
15)(см)=25 см от собирающей линзы.


Ответ:
на расстоянии 25 см от собирающей линзы.
��21 &#x/MCI; 0 ;&#x/MCI; 0 ; &#x/MCI; 1 ;&#x/MCI; 1 ; &#x/MCI; 2 ;&#x/MCI; 2 ; &#x/MCI; 3 ;&#x/MCI; 3 ; &#x/MCI; 4 ;&#x/MCI; 4 ; &#x/MCI; 5 ;&#x/MCI; 5 ;Литература, интернет
источники.
Демидова М.Ю., Нурминский И.И., ЕГЭ2010. ФИЗИКА: сборник экзаменацион
ных
заданий,
М.:Эксмо,2010,
464с.
Касаткина И.Л. Физика. Полный курс подготовки: разбор реальных экзаменационных
заданий,
М.:Астрель,2009.
366 с.
Фадеева А.А. ЕГЭ2009. Физика. Тренировочные задания,
М.:Эксмо,2009.
144с.
Л. Эллиот, У. Уилкокс. Фзика. М.: Из
дательство «Наука», 1975г.
Яковлев
И.И.Компания Ваш репетитор
Геометрическая
оптика
ЕГЭ
по
физике
repetitors
info
txi
/6_
РЕШУ
ЕГЭ
физика
. Обучающая система
Дмитрия
Гущина
ЕГЭ
https://phys
ege.sdamgia.ru/

А.П. Рымкевич Физика 10
11 классы Пособие для общеобразовательных учреждений.
Москва:Дрофа
http:/
/lib.znate.ru/docs/index
51201.html


Приложенные файлы

  • pdf 8360-linz
    Размер файла: 628 kB Загрузок: 1

Добавить комментарий