Формула тонкой линзы - Световые явления

Цели: научить учащихся связывать фокусное расстояние линзы с расстоянием от предмета до линзы и от изображения до линзы; познакомить их с понятием оптической силы линзы.

Ход урока

I. Повторение. Проверка знаний

Первые 10 минут урока целесообразно посвятить проверке качества усвоения материала. С этой целью можно провести письменную проверочную работу по карточкам с разноуровневыми заданиями. Можно провести и комбинированную проверку - часть учеников работает по индивидуальным карточкам время как учитель проводит фронтальный опрос-беседу с остальными учащимися. Для карточек можно предложить следующие задания:

Уровень 1

1. Что такое линза? Каковы ее свойства?

2. Изобразите схематично выпуклую и вогнутую линзы. Проведите их оптические оси, обозначьте оптические центры этих линз.

Уровень 2

1. Постройте изображение данного предмета в линзе (рис. 61). Какое это изображение?

2. На рисунке показаны главная оптическая ось ММ линзы, предмет АВ и его изображение А₁В₁ (рис. 62). Определите графически положение оптического центра и фокусов линзы.

Уровень 3

1. Определите построением, где находится оптический центр тонкой линзы и ее фокусы, если ММ - главная оптическая ось линзы, А - светящаяся точка, А₁ - ее изображение (рис. 63). Определите также тип линзы и тип изображения.

2. Определите построением положение фокусов линзы, если А - светящаяся точка, А₁ - ее изображение (рис. 64). ММ - главная оптическая ось линзы.

Уровень 4

1. На рис. 65 показано положение предмета АВ и его изображения A₁B₁. Найдите построением положение линзы и расположение ее фокусов.

2. Где должны находиться фокусы двух линз (см. рис. 66), чтобы параллельные лучи, пройдя через линзы, оставались параллельными?

II. Изучение нового материала

План изложения нового материала:

1. Вывод формулы тонкой линзы.

2. Оптическая сила тонкой линзы.

1. Учитель предлагает учащимся вывести формулу, связывающую фокусное расстояние F с расстоянием от предмета до линзы d и расстоянием от линзы до изображения f.

Возьмем собирающую линзу и расположим предмет АВ на расстоянии d перед ней (d > F). Построим изображение А₁В₁ предмета АВ, воспользовавшись двумя выходящими из точки А лучами (рис. 67).

Обозначим через h высоту предмета АВ, а через Н - высоту изображения А₁В₁. Учитывая, что OB = d, ОВ₁ = f, из подобия треугольников ОBА и ОВ₁А₁, а также СОF₂ и A₁B₁F₂ получаем:

Приравнивая правые части этих соотношений, находим:

Разделив полученное уравнение на Fdf, получаем:

Приведенное доказательство дает также и формулу для увеличения линзы:

Если линза собирающая, а изображение мнимое, то:

Если же линза рассеивающая, то:

2. Оптическая сила тонкой линзы. Преломляющую способность линзы характеризует величина, называемая оптической силой линзы. Оптическая сила больше у той линзы, у которой фокусное расстояние меньше.

- Как по внешнему виду линз можно узнать, у какой из них больше оптическая сила?

Обозначая оптическую силу линзы буквой D, получим:

За единицу оптической силы принята диоптрия (1 дптр).

Оптическую силу собирающей линзы условились считать положительной, а оптическую силу рассеивающей линзы - отрицательной.

- Чем отличаются друг от друга линзы, оптическая сила одной из которых равна +1,5 дптр, а другой -1,5 дптр?

III. Решение задач

Оставшуюся часть урока целесообразно посвятить решению задач.

Задача 1

У одной линзы фокусное расстояние равно 20 см, а у другой - 0,5 м. Какая из них обладает большей оптической силой?

Задача 2

На каком расстоянии от собирающей линзы с фокусным расстоянием 20 см получится изображение предмета, если сам предмет находится на расстоянии 15 см?

Задача 3

Предмет расположен на расстоянии 15 см от рассеивающей линзы с фокусным расстоянием 30 см. На каком расстоянии от линзы получается изображение данного предмета?

Задача 4

Оптическая сила линзы 4 дптр. На каком расстоянии от линзы следует поместить предмет, чтобы получить действительное изображение в натуральную величину?

Задача 5

Собирающая линза с фокусным расстоянием 40 см дает действительное изображение предмета, причем изображение находится на таком же расстоянии от линзы, как и предмет. Чему равно это расстояние?

Задача 6

Изображение предмета, поставленного на расстоянии 50 см от собирающей линзы, получилось увеличенным в 2 раза. Каково фокусное расстояние линзы?

Домашнее задание

1. Повторить § 66 учебника.

2. Подготовиться к лабораторной работе № 10.