Номер 3, страница 151 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

3. Найдите построением положение фокальной плоскости представленной на рисунке 278 тонкой линзы.

Рис. 278

Решение

Для того чтобы найти положение фокальной плоскости тонкой линзы построением, необходимо воспользоваться одним из основных свойств прохождения лучей света через линзу. Это свойство заключается в том, что пучок параллельных лучей, падающих на собирающую линзу, после преломления в ней собирается в одной точке. Эта точка называется побочным фокусом и всегда лежит в фокальной плоскости. Фокальная плоскость по определению перпендикулярна главной оптической оси. Также для построения используется тот факт, что световой луч, проходящий через оптический центр линзы (на рисунке обозначен точкой O), не изменяет своего направления.

На представленном рисунке 278 показан ход двух лучей, исходящих из одной точки-источника и собирающихся после прохождения линзы в одной точке-изображении. Чтобы найти заднюю фокальную плоскость (плоскость, в которой собираются лучи, пришедшие из пространства предметов), выполним следующее построение. Выберем один из падающих на линзу лучей, например, верхний. Затем через оптический центр линзы O проведем вспомогательный луч, параллельный этому падающему лучу. Поскольку этот вспомогательный луч проходит через оптический центр, он не преломляется. Точка, в которой этот вспомогательный луч пересечется с реальным преломленным лучом (верхним лучом после линзы), будет лежать в задней фокальной плоскости. Проведя через эту точку пересечения прямую, перпендикулярную главной оптической оси, мы и найдем искомое положение задней фокальной плоскости.

Для нахождения передней фокальной плоскости можно использовать принцип обратимости световых лучей и выполнить аналогичное построение. Выберем один из лучей, вышедших из линзы (преломленных), например, верхний. Проведем через оптический центр O вспомогательный луч, параллельный этому преломленному лучу. Точка пересечения этого вспомогательного луча с соответствующим ему падающим лучом (верхним лучом до линзы) будет лежать в передней фокальной плоскости. Прямая, проведенная через эту точку перпендикулярно главной оптической оси, и является передней фокальной плоскостью.

Для тонкой линзы, какой она является по условию, передняя и задняя фокальные плоскости расположены симметрично относительно линзы, то есть на одинаковом расстоянии от ее оптического центра.

Ответ: Для нахождения задней фокальной плоскости необходимо через оптический центр линзы (O) провести прямую, параллельную одному из падающих лучей; точка пересечения этой прямой с соответствующим ей преломленным лучом будет лежать в задней фокальной плоскости, которая перпендикулярна главной оптической оси. Положение передней фокальной плоскости можно найти аналогично: через центр O проводится прямая, параллельная одному из преломленных лучей, и ее точка пересечения с соответствующим падающим лучом лежит в передней фокальной плоскости.