Рисунок 1

До начала формирования советской системы образования обеспечение школ физическим оборудованием было чрезвычайно скудным, за исключением военных гимназий. Так, для проведения опытов по геометрической оптике у оптиков-механиков приобретали набор стекол для очков. Эти оптические стекла внешним диаметром приблизительно в 4 см дают лучшее изображение, т.к. толщина такого стекла небольшая и линзу можно считать тонкой. Цилиндрическая линза с указанным выше размером является главным элементом прибора (рис.1). Линза закреплена в центре тонкого металлического листа 20 × 20 см, выкрашенного черной масляной краской. Лист в свою очередь сопряжен со стержнем, который вставляется в латунную трубку на треножнике, что позволяет регулировать высоту прибора. На задней стенке прибора приварена небольшая трубка куда вставлен латунный стержень, с внешней стороны которого сделан упор, а со стороны линзы – небольшой прямоугольный паз (рис.2). Прибор изготовлен в мастерских товарищества преподавателей «Ф. Ильин и К0» предположительно в период 1910 -1917 гг.

При осмотре прибора сразу возникли два вопроса: Почему в приборе использована цилиндрическая, а не сферическая линза?
Для чего служит стержень с прямоугольным пазом? Для проверки предположения, что понятие «цилиндрическая линза» входит в раздел геометрической оптики, были изучены школьные учебники обозначенного периода из библиотеки виртуального музея. Получен отрицательный результат. Естественным стало предположение: преподаватель демонстрировал различия в свойствах оптического стекла, ограниченного разными поверхностями (сферическими или цилиндрическими). Данная линза имеет фокусное расстояние 27-28 см, что годится для постановки опытов на демонстрационном столе.

Рисунок 2

По поводу назначения паза на латунном стержне было высказано однозначное предположение: для установки фильтров из цветного стекла. Но изучение учебно-методической литературы по физическому эксперименту дало неожиданный результат – в паз можно устанавливать плоское зеркало.
Эксперимент, который сотрудники кафедры провели с цилиндрической линзой, описан у Знаменского П.А. во втором выпуске «Практические занятия по физике», 1926 и у Д.Д. Галанина в шестом томе «Физический эксперимент в школе», 1941. Автором опытной установки является проф. Э. Гримзель (1861-1914) из Гамбурга.

Рисунок 3. Аутентичный текст из пособия для учащихся «Лабораторные занятия по физике», стр.61
Цель: получить изображение, используя описание (рис.3). Оборудование: прожектор со множеством диодных ламп (XXI в), деревянный экран с сеткой (первое 10-летие ХХ в.), линза в самодельной картонной оправе (1930-ые г.), плоское двухстороннее зеркало (1970-ые), штатив (1950-ые). Методика: определено фокусное расстояние примерно 12 см (рис.4), затем собрана установка с учетом фокусного расстояния. Результат: получено увеличенное изображение. Опыт очень прост в исполнении. Органайзер исследователя 1. Используя материал статьи проведите аналогичный эксперимент с собирающей сферической линзой. 2. На рисунках 4.1 и 4.2 показана опытная установка для определения фокусного расстояния плосковыпуклой цилиндрической линзы. Рассмотрите рисунки. По результатам опытов сформулируйте свойство цилиндрической линзы. Изложите свое понимание необходимости двух опытов с одной и той же линзой. Рисунок 4.1 Рисунок 4.2 3. В настоящее время цилиндрические линзы входят в демонстрационный набор по геометрической оптике (рис.5) Объясните с методической точки зрения этот факт. Рисунок 5 4. Посмотрите видео. Проведите опыт с картонкой, где начерчен крест из двух стрелок. Повторите наблюдение, но внесите картонку внутрь стакана с водой.