Συγκλίνοντες φακοί (βίντεο )

Συγκλίνοντες φακοί

ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ:

1.         Μεγεθυντικός φακός (ΟΠ.100.0)

2.         Μετροταινία (ΓΕ.220.0) ή χάρακας (ΓΕ.220.0)

3.         Κεράκι (ρεσό ή άλλο), αναπτήρας και χαρτόνι για οθόνη (πέτασμα)

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ:

1.         Με το φακό να δέχεται φως από τον ήλιο ή μια απομακρυσμένη λάμπα πυρακτώσεως σχηματίζουμε το σημειακό είδωλό του στο χαρτόνι (μετακινώντας το επίπεδο του χαρτονιού κάθετα στον άξονα του φακού) και μετράμε την απόσταση φακού - χαρτονιού (εστιακή απόσταση του φακού f). Ο φακός που χρησιμοποιήσαμε στο ΕΚΦΕ είχε f=28,5cm.

Αν αναστρέψουμε τον φακό και επαναλάβουμε την ίδια διαδικασία θα διαπιστώσουμε ότι οι δύο εστίες του φακού βρίσκονται σε ίσες αποστάσεις (συμμετρικές ως προς το οπτικό κέντρο).

2.         Τοποθετούμε πάνω στον πάγκο

α) τον φακό με το επίπεδό του κάθετο σ? αυτόν,

β) το κεράκι σε απόσταση πολύ μεγαλύτερη της εστιακής απόστασης (πάνω από 2f) στον άξονα του φακού και

γ) το χαρτόνι από την απέναντι πλευρά του φακού, από την οποία βάλαμε το κερί, με το επίπεδό του παράλληλο στο επίπεδο του φακού.

Μετακινούμε το χαρτόνι (ή και το κεράκι) μέχρι να δούμε καθαρά να αποτυπώνεται στο χαρτόνι το είδωλο της φλόγας του κεριού (πραγματικό είδωλο και ανεστραμμένο).

Ενδεικτικές μετρήσεις που κάναμε στο ΕΚΦΕ είναι:

δηλ. όσο πλησιάζει το αντικείμενο στον φακό, τόσο μεγαλώνει σε μέγεθος το είδωλο και συγχρόνως απομακρύνεται από τον φακό.

Αν συγκρίνουμε τα πειραματικά δεδομένα με τα θεωρητικά, που προκύπτουν από τον τύπο 1/β + 1/β' = 1/f θα διαπιστώσουμε ότι οι αποκλίσεις είναι ασήμαντες.

Στην 3^η από τις μετρήσεις μας, που είχαμε το αντικείμενο σε απόσταση 2f=57cmαπό τον φακό, παρατηρούμε ότι το είδωλο σχηματίσθηκε σε ίση απόσταση από το φακό και έχει ίδιο μέγεθος με το αντικείμενο (αυτό το διαπιστώνουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια με γεωμετρική κατασκευή του ειδώλου).

3.            Χρησιμοποιώντας το σχήμα του τετραδίου εργασιών (σελ. 38) μπορούμε να σχηματίσουμε γεωμετρικά το είδωλο και να συγκρίνουμε την απόστασή του, το μέγεθός του και το αν είναι ανεστραμμένο ή όχι με τα όσα πειραματικά διαπιστώσαμε.

Η εργασία αυτή θα μπορούσε να γίνει και σε μιλιμετρέ χαρτί ή χαρτί με κουτάκια (βλ. σχήμα 1).

Ιδιαίτερη προσοχή να δώσουμε στο ότι, όταν η απόσταση του αντικειμένου από το φακό είναι

α) μεγαλύτερη της 2f το είδωλο είναι μικρότερο του αντικειμένου

β) ίση με 2f το είδωλο είναι ίσο με το αντικείμενο

γ) μεταξύ 2fκαι fτο είδωλο είναι μεγαλύτερο του αντικειμένου

δ) ίση με fδεν σχηματίζεται είδωλο (οι ακτίνες φεύγουν από τον φακό παράλληλες).

Σημείωση:στο βιβλίο του μαθητή υπάρχει λάθος στη σελ. 158 ? σειρά 24 ? «Παρατηρούμε ότι όσο ? σε απόσταση μεγαλύτερη της εστιακής  ?», το σωστό είναι «? μεγαλύτερη της 2f ?»