Что нужно знать
Линза — это прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями или одной сферической и одной плоской поверхностью. Линзы бывают собирающими (толстыми посередине и тонкими по краям) и рассеивающими (тонкими посередине и толстыми по краям). Собирающая линза собирает параллельные световые лучи в одной точке, которая называется главным фокусом, а рассеивающая линза рассеивает их так, как будто они выходят из главного фокуса. Расстояние от оптического центра линзы до главного фокуса называется фокусным расстоянием (F), измеряется в метрах (м). Оптическая сила линзы (D) показывает, насколько сильно линза преломляет свет, измеряется в диоптриях (дптр) и рассчитывается по формуле D = 1 / F, где F выражено в метрах. Чем меньше фокусное расстояние собирающей линзы, тем больше её оптическая сила. Линзы используются в очках, фотоаппаратах, микроскопах и лупах; например, лупа с помощью собирающей линзы позволяет рассматривать мелкие предметы увеличенными. Типичная ошибка учеников — подставлять фокусное расстояние в сантиметрах в формулу D = 1 / F, не переводя его в метры.
Тест: 12 вопросов
Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.
1. Что называют линзой?
- Непрозрачное тело, отражающее свет во всех направлениях
- Прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями или одной сферической и одной плоской поверхностью
- Плоское зеркало, изменяющее направление световых лучей
- Прозрачное тело, которое полностью поглощает свет
Линза — прозрачное тело, которое преломляет проходящие через неё световые лучи. Её поверхности имеют сферическую форму или сочетают сферическую и плоскую формы.
2. Какая линза называется собирающей?
- Линза, которая полностью отражает падающий свет
- Линза, которая тоньше посередине, чем по краям
- Линза, которая толще посередине, чем по краям
- Линза, которая имеет одинаковую толщину по всей поверхности
Собирающая линза обычно толще посередине и тоньше по краям. Она собирает параллельные световые лучи в главном фокусе.
3. Как называется точка, в которой после преломления собираются лучи, параллельные главной оптической оси собирающей линзы?
- Точка падения
- Оптический центр
- Центр кривизны
- Главный фокус
Главный фокус собирающей линзы — точка, в которой пересекаются лучи, падающие на линзу параллельно главной оптической оси.
4. В каких единицах измеряется оптическая сила линзы?
- В диоптриях
- В сантиметрах
- В секундах
- В метрах
Оптическая сила линзы измеряется в диоптриях (дптр). Одна диоптрия равна обратному фокусному расстоянию, выраженному в метрах.
5. Как изменится оптическая сила собирающей линзы, если её фокусное расстояние уменьшить в 2 раза?
- Уменьшится в 2 раза
- Увеличится в 2 раза
- Увеличится в 4 раза
- Не изменится
Оптическая сила определяется формулой D = 1 / F. Поэтому при уменьшении фокусного расстояния в 2 раза оптическая сила увеличивается в 2 раза.
6. Какую линзу используют в обычной лупе для увеличения изображения мелких предметов?
- Рассеивающую
- Непрозрачную
- Собирающую
- Плоскую стеклянную пластину
В лупе используется собирающая линза. Если предмет находится между линзой и её фокусом, она позволяет получить увеличенное прямое изображение.
7. Фокусное расстояние собирающей линзы равно 0,5 м. Чему равна её оптическая сила?
- 5 дптр
- 10 дптр
- 0,5 дптр
- 2 дптр
Используем формулу D = 1 / F. Подставляем: D = 1 / 0,5 = 2 дптр.
8. Оптическая сила линзы равна 4 дптр. Чему равно её фокусное расстояние?
Из формулы D = 1 / F получаем F = 1 / D. Следовательно, F = 1 / 4 = 0,25 м.
9. Фокусное расстояние собирающей линзы составляет 20 см. Чему равна её оптическая сила?
- 20 дптр
- 5 дптр
- 0,2 дптр
- 2 дптр
Переводим фокусное расстояние в метры: 20 см = 0,2 м. По формуле D = 1 / F получаем D = 1 / 0,2 = 5 дптр.
10. Оптическая сила собирающей линзы равна 2 дптр. Чему равно её фокусное расстояние в сантиметрах?
Находим фокусное расстояние: F = 1 / D = 1 / 2 = 0,5 м. Переводим в сантиметры: 0,5 м = 50 см.
11. Что произойдёт с параллельными главной оптической оси световыми лучами после прохождения через рассеивающую линзу?
- Они останутся строго параллельными
- Они соберутся в главном фокусе за линзой
- Они полностью отразятся обратно
- Они разойдутся, как будто выходят из главного фокуса
Рассеивающая линза заставляет параллельные лучи расходиться. Их продолжения пересекаются в главном фокусе перед линзой.
12. Фокусное расстояние первой собирающей линзы равно 10 см, а второй — 40 см. Какая линза обладает большей оптической силой?
- Первая линза с фокусным расстоянием 10 см
- Обе линзы имеют одинаковую оптическую силу
- Вторая линза с фокусным расстоянием 40 см
- Определить невозможно без знания толщины линз
Переводим расстояния в метры: 0,1 м и 0,4 м. Оптические силы равны D1 = 1 / 0,1 = 10 дптр и D2 = 1 / 0,4 = 2,5 дптр. Следовательно, первая линза обладает большей оптической силой.