Построяване на образ на предмет от събирателна леща
29. Построяване на образ на предмет от събирателна леща
Образът на предмет от огледало се получава при отражение на светлината от огледалото. Създаването на образ от леща става след пречупване на светлината, когато преминава през лещата. В този урок ще се научите да построявате и характеризирате образа на предмет от събирателна леща.
Диаграма на лъчите
За да построим образ, трябва да начертаем хода на лъчите, които излизат от една или повече точки от предмета. За тази цел е достатъчно да използваме два лъча, чийто ход през лещата е известен:
1. Успореден лъч – това е лъч, който е успореден на оптичната ос на лещата. След като се пречупи от лещата, успоредният лъч преминава през нейния фокус F (фиг. 1а).
2. Централен лъч – това е лъч, преминаващ през средата на лещата. Централният лъч не променя посоката си при преминаване през лещата (фиг. 1б).
Действителен образ
Най-напред ще построим образа на предмет, който се намира далече от лещата – на разстояние dп, което е по-голямо от двойното фокусно разстояние 2f на лещата (dп > 2f). Избираме точка А от единия край на предмета и начертаваме успореден лъч (1) и централен лъч (2), които излизат от тази точка (фиг. 2). След като преминат през лещата, тези лъчи се пресичат в точка A1 от другата страна на лещата. Точка A1 е образ на точка A. По същия начин може да се построи образът на всяка точка от предмета – получава се образ на целия предмет. От чертежа на фиг. 2 се вижда, че образът е умален и обърнат. Тъй като светлината преминава през образа, такъв образ се нарича действителен образ.
Нека сега поставим предмета на разстояние dп от лещата, за което е в сила неравенството 2f > dп > f. Отново начертаваме хода на успореден лъч (1) и на централен лъч (2), които излизат от крайната точка A (фиг. 3), и построяваме образа на предмета. Образът е увеличен и обърнат. Той е действителен, защото се получава от светлинните лъчи, които преминават през лещата.
Наблюдаване на действителен образ
Опит. Ще проверим опитно, че действителният образ може да се наблюдава върху екран. Поставете събирателна леща между запалена свещ и лист от картон (екран). Върху екрана се вижда обърнатият действителен образ на свещта (фиг. 4). Движете само лещата. При определено положение на лещата образът е ясен. Това е положението, при което екранът е точно на мястото, където се намира образът (сравнете рисунките от фиг. 4 с чертежите от фиг. 2 и фиг. 3). Ако поставите екрана на друго място, образът се размива. Получаването на ясен образ върху екран се нарича фокусиране.
Недействителен образ
Поставяме предмета близо до лещата (dп < f). Начертаваме хода на успореден лъч (1) и на централен лъч (2), излизащи от крайната точка A (фиг. 5). След като преминат през лещата, двата лъча не се пресичат. Техните продължения обаче се пресичат в точка A1, която се намира пред лещата. Тази точка е образ на точка A. По същия начин може да се построи образът на всяка точка от предмета – получава се образ на целия предмет. От чертежа на фиг. 5 се вижда, че образът е прав и увеличен. Образът е недействителен, защото не се получава от пресичането на самите лъчи, а на техните мислени продължения.
Недействителният образ не може да се наблюдава върху екран. В това се убеждаваме, ако в опита от фиг. 4 приближим лещата близо до свещта. Когато разстоянието между лещата и свещта е по-малко от фокусното разстояние f на лещата, върху екрана не може да се получи образ.
Обърнете внимание! Образът на предмет от разсейвателна леща винаги е недействителен, прав и умален.
Проверете какво сте научили
Постройте образа на стрелка, която се намира на разстояние dп = 2f от събирателна леща, и го характеризирайте.
Указание. Измерете с линийка дължината на стрелката и на нейния образ. Проверете, че двете дължини са равни.
Решете задачата самостоятелно. Може да направите проверка, като кликнете върху картата.