Гигантская линза

Заголовок карточки
Гигантская линза
Аннотация : Демонстрация создаваемых линзой изображений.
Физика
  • Оптика
  • Геометрическая оптика
  • Оптические приборы
Образовательный уровень
  • базовый курс
Оборудование
Большая водоналивная линза от старого телевизора «Темп»; резиновая пробка от жидкостного манометра.
Описание опыта :

В вашем распоряжении гигантская водяная линза от старого телевизора. Самое интересное – наблюдать за изменением изображения под воздействием линзы. Попросим ученика встать позади линзы и приблизить лицо вплотную к стеклу: изображение один в один, по краям наблюдаются небольшие искажения. Ученик начинает отходить от линзы: постепенно лицо укрупняется, расплывается, а потом вновь появляется, возникая с краев, большое и перевернутое. Ученик продолжает удаляться от линзы, перевернутое изображение его лица начинает уменьшаться, снова становится равновеликим, оставаясь перевернутым (в физических терминах - «обратным»); при движении от линзы продолжает уменьшаться и дальше.

Когда ученик начнет приближаться к линзе, все повторится в обратном порядке.
Постановка опыта :

Наполняем линзу водой через маленькое отверстие в плоском стекле. Для этого достаточно пустить воду из-под крана тонкой струйкой прямо в отверстие, держа линзу над раковиной. Диаметр струйки должен быть меньше размеров отверстия, чтобы при этом из линзы беспрепятственно выходил вытесняемый водой воздух. Для того чтобы линза наполнилась полностью, надо держать ее в горизонтальном положении. Затыкаем отверстие резиновой пробкой от жидкостного манометра. Необходимо приготовить крепление для линзы. Для этого берем два листа фанеры 500´500 мм, выпиливаем лобзиком одинаковые круглые отверстия  диаметром, в точности совпадающим с размерами стекол линзы. Затем делаем пару крепких ножек, которые вставляются вертикально в широкую толстую доску, которая служит опорой всей конструкции. Для устойчивости можно прибавить к опоре еще пару поперечных планок длиной около 40 см. Вкладываем линзу между листами фанеры и закрепляем листы между собой четырьмя винтами, так чтобы они располагались от линзы на расстоянии всего полсантиметра. Такое положение винтов обеспечивает жесткое крепление линзы. Прикрепляем фанеру к вертикальным стойкам опоры при помощи еще четырех винтов – прибор готов. Можно покрыть все деревянные части конструкции лаком.

Первое, что можно продемонстрировать при помощи такого прибора, – различные виды создаваемых линзой изображений. Наблюдатель располагается пред линзой на расстоянии двух метров. "Объект наблюдения" приближает лицо вплотную к линзе. При этом наблюдатель видит равновеликое прямое изображение, несколько искаженное по краям из-за геометрических аберраций линзы. Далее "объект" должен постепенно удаляться от линзы, но так, чтобы в линзе все время наблюдалось изображение его лица. Важно также, чтобы одновременно было видно, на каком расстоянии от линзы находится "объект" на самом деле. При этом изображение будет постепенно увеличиваться. После того как "объект" удалится от линзы на расстояние, превышающее фокусное, наблюдатель увидит совершенно расплывшееся изображение. При дальнейшем удалении изображение появляется вновь, только теперь оно перевернутое. Постепенно перевернутое изображение уменьшается до размеров оригинала, а затем становится уменьшенным. То же самое можно наблюдать, рассматривая вместо линзы крупный текст плаката, так что часть его можно хорошо видеть и вне линзы, что удобно для сравнения размеров. Нужно понимать, что при этом мы рассматриваем изображение глазом, а не на экране, поэтому положения «объекта», при которых будет наблюдаться равновеликое и расплывшееся изображения, не совпадают соответственно с двойным фокусным и с фокусными расстояниями.
Техника безопасности : Линза должна располагаться на устойчивом столе или тумбе.
NE2857C1B340E4C5A8D8627D86595D56F