Заломлення на збиральній / розсіювальній лінзі

Заломлення на збиральній / розсіювальній лінзі

У цьому досліді два явища з оптики унаочнюють дослідами-аналогами на хвилях у воді.

У першій частині демонструють збирання паралельного пучка світла у фокусі збиральної лінзи.

Друга частина досліду показує виникнення розбіжного пучка світла з паралельного в розсіювальній лінзі.

Попередні знання

Збиральна лінза:
дві опуклі поверхні або одна опукла й одна плоска; у будь-якому разі посередині, в області оптичної осі, товща, ніж скраю; фокусна відстань додатна.

Розсіювальна лінза:
з двома угнутими поверхнями (двоугнута) або з однією угнутою й однією плоскою (плоскоугнута); у будь-якому разі скраю товща, ніж посередині; фокусна відстань від'ємна

Принцип

За допомогою хвиль на воді виконують дослід-аналог заломлення паралельного пучка світла при проходженні крізь збиральну та крізь розсіювальну лінзу. Дію відповідної лінзи моделюють зоною мілкої води, яку створюють опуклою або угнутою пластиною.

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

У цьому досліді два явища з оптики унаочнюють дослідами-аналогами на хвилях у воді.

У першій частині демонструють збирання паралельного пучка світла у фокусі збиральної лінзи.

Друга частина досліду показує виникнення розбіжного пучка світла з паралельного в розсіювальній лінзі.

Заломлення на збиральній / розсіювальній лінзі

Заломлення хвиль на воді на збиральній лінзі

Хвильовий фронт (1), утворений збудником плоских хвиль, заломлюється на опуклій пластині (2) і сходиться за нею у фокусі (3).

• Хвильову ванну наповнюють водою і розміщують у ній опуклу пластинуз набору об'єктів для заломлення відповідно до рисунка.
• Відповідна пластина має бути повністю вкрита водою.
• Збудник плоских хвиль закріплюють на важелі збудника, підводять до нижнього краю хвильової ванни і ретельно юстують.

Заломлення хвиль на воді на розсіювальній лінзі

Хвильовий фронт, утворений збудником плоских хвиль, заломлюється на угнутій пластині і продовжує свій шлях за нею у вигляді розбіжних колових хвиль.

• Хвильову ванну наповнюють водою і розміщують у ній угнуту пластинувідповідно до рисунка.
• Відповідна пластина має бути повністю вкрита водою.
• Збудник плоских хвиль закріплюють на важелі збудника, підводять до нижнього краю хвильової ванни і ретельно юстують.

• На приладі встановлюють частоту від 15 Гц до 20 Гц і вибирають амплітуду так, щоб було видно виразну хвильову картину.
• Пляшкою-промивалкою відкачують із хвильової ванни рівно стільки води, щоб за зоною мілкої води стали видні збіжні (верхній рисунок) або розбіжні хвилі (нижній рисунок).
• Для спостереження заломлення на межах зони мілкої води доцільно ввімкнути стробоскопічне освітлення.
• При цьому вибирають так, щоб було видно повільний рух хвиль уперед.

Плоскі хвилі полишають зону мілкої води опуклої лінзи як колові. За пластиною вони йдуть збіжно і сходяться у фокусі

Плоскі хвилі полишають зону мілкої води угнутої лінзи як розбіжні колові хвилі. Уявний центр цих колових хвиль лежить перед
угнутою пластиною.

Через малу швидкість поширення хвиль на воді в зоні мілкої води хвилі над опуклою та угнутою пластинами заломлюються так само, як світлові хвилі в опуклій та угнутій лінзах.

Через це й виникають характерні хвильові картини (рисунки)

Опукла лінза

Угнута лінза

Показник заломлення - Вікіпедія