חקירת דמויות בעדשה כדורית

מטרת הניסויבניסוי זה נרצה לקבל על מסך ולאפיין את דמותו של עצם הניצב לפני עדשה מרכזת במרחקים

. מרחק הדמות מהעדשה כפונקציה של מרחק העצם ממנה ולמצוא את הקשר המתמטי של, שונים

.נבקש למצוא גם את מרחק המוקד של העדשה

.את דמותו המדומה של העצם במקרים שונים ולאפיין אותהנרצה לראות , בנוסף

הציוד הנדרש

).במידת הצורך( בסיסים ניידים, מקור אור, מסך, עדשה מרכזת, סרגל ובו ספסל אופטי

מהלך הניסוי

מציאת מוקד העדשה -חלק א

בקצה הספסל הפונה אל החלון הצב את העדשה . הפנה את הספסל האופטי אל חלון בחדר .1

שנה את מרחק המסך מן העדשה עד שעל המסך תראה בברור . חוריה הצב את המסךומא

את המרחק בין ) בדיוק של מילימטרים(מדוד ). או עץ ענן, בניין(דמותו של עצם מרוחק

שים לב למדוד בצורה נכונה . מרחק זה הוא מרחק המוקד של העדשה. העדשה לבין המסך

.את מקום העדשה ואת מקום המסך

cm___________f=

דמויות ממשיות בעדשה מרכזת -חלק ב

מ "ס 80הצב את העדשה במרחק ). x=0 cm(בקצה הספסל האופטי מקור האור הצב את .1

מקור מצא את המקום בו יש להציב את המסך כדי לקבל דמות ברורה של .מקור האורמ

מות מרחק הד, v זהו. מדוד בדיוק של מילימטרים את מרחק המסך מהעדשה .האור

:vומדוד את , 1לפי הערכים בטבלה מקור האורשנה בהדרגה את מרחק העדשה מ .מהעדשה

35 40 45 50 60 70 80 u (cm)

v (cm)

12 13 14 15 20 25 30 u (cm)

v (cm)

1טבלה

ב או הכנס את הערכים קודמים לגליון אלקטרוני ותן למחש( מלא גם את הטבלה הבאה .2

:)לחשב את הערכים ההופכיים

1 1

ucm( )−

1 1

vcm( )−

1 1

ucm( )−

1 1

vcm( )−

2טבלה

התבוננות בדמויות ממשיות - חלק ג

התבונן בציר האנכי ? ההאם היא ישרה או הפוכ: את הדמות הנוצרת על המסךואפיין בחן .1

? הסבר מדוע? האם היא ממשית או מדומה .ובציר האופקי

.רשום מה קרה לגודל הדמות כאשר מרחק העצם מן העדשה הלך וקטן .2

?מה קרה לדיוק המדידה כאשר מרחק העצם מן העדשה הלך וקטן .3

?כיצד משתנה הדמות, מחצית מן העדשהבאצבע כסה .4

. א דרך לראות את הדמות ללא מסךהסר את המסך מהספסל האופטי ומצ .5

האם ניתן לראות כעת דמות . קרב את העדשה אל מקור האור למרחק קטן ממרחק המוקד .6

?ממשית על המסך

התבוננות בדמויות מדומות בעדשה - חלק ד

'שמדדת בחלק א(קרב את העדשה אל מקור האור כך שהמרחק ביניהם קטן ממרחק המוקד .1

.המדומה ווראה את דמותמקור האור הסתכל דרך העדשה אל ). של הניסוי

כיצד משתנה גודל .מוקטנת/מוגדלת, הפוכה/היא ישרה דמותה: את הדמות המדומהאפיין .2

?כאשר מקרבים את העדשה אל מקור האור, הדמות המדומה

:ניתוח התוצאות

.uשל כפונקציה vשרטט גרף של , 1על פי תוצאות מדידותיך שרשמת בטבלה . א .1

האם מגמה זו ? )מינימום/בעל נקודות מקסימום, יורד/עולה(מהי מגמתו של הגרף . ב

?מתאימה לציפיותיך מהניסוי

uכאשר vכיצד מתנהג . ג vכאשר uצד מתנהג כי, הסבר? ∞→ הסבר? ∞→

הפק גרף של , 2י טבלה "פע. א .21v

פונקציה של כ 1u

.

?מהו השיפוע שמנבאת התיאוריה? מהו שיפוע הגרף? האם הגרף הוא קו ישר. ב

-מצא מתוך נקודות אלה שני ערכים ל ? מה משמעות נקודות החיתוך של הגרף עם הצירים. ג

f )האם ערכים אלו שווים). ערך אחד מכל נקודות חיתוך?

של הניסוי לבין הערכים שקיבלת 'סית בין הערך שמדדת בחלק אחשב את השגיאה היח. ד

. מתוך הגרף

.שרטט את מהלך הקרניים באמצעותו ניתן לראות את הדמות המדומה .3

שאלות נוספות

.מרחק מוקד, מוקד: הגדר את המושגים .1

.הצע דרך נוספת למדידת מרחק המוקד של העדשה .2

. מטר מן העדשה 100צם נמצא במרחק ע. מ"ס 10נתונה עדשה מרכזת בעלת אורך מוקד .3

הסבר בעזרת תוצאת . הראה כי מרחק הדמות ממוקד העדשה קטן ממילימטר אחד

.של הניסוי 'את שיטת המדידה של מוקד העדשה שבה השתמשת בחלק א, התרגיל הזה

? אם תהפוך את העדשה ובמקום הדמות שהתקבלההאם יחול שינוי בתוצאות הניסוי .4

.הסבר

.הוכח? מוקטנת? תתקבל בעדשה מרכזת דמות ממשית מוגדלת באילו תנאים .5

?באיזה תנאי תתקבל בעדשה מרכזת דמות מדומה .6

?מדוע? ל הדמות המתקבלתמשפיע כיסוי חלק מן העדשה עכיצד .7

הסבר , אם לא? )כגון זכוכית מט(האם ניתן לראות דמות ממשית גם ללא שימוש במרקע .8

.יםהסבר כיצד ובאילו תנא, ואם כן, מדוע

כיצד ישתנה מרחק המוקד של העדשה בה השתמשת כאשר היא -) לא חובה(שאלת בונוס .9

?תוכנס למיכל מלא מים