Номер 1494, страница 275 - гдз по физике 9-11 класс сборник задач Капельян, Аксенович

а

Решение:
Для определения положения линзы и ее главных фокусов выполним следующие построения:
1. Соединяем прямой линией точечный источник S и его изображение S1. Луч света, проходящий по этой линии, не преломляется, так как он проходит через оптический центр линзы.
2. Точка пересечения прямой SS1 с главной оптической осью MM является оптическим центром линзы O. Плоскость линзы перпендикулярна главной оптической оси и проходит через точку O.
3. Так как источник S и его изображение S1 находятся по разные стороны от линзы и по разные стороны от главной оптической оси, изображение является действительным и перевернутым. Такое изображение дает собирающая линза.
4. Для нахождения фокуса проведем из точки S луч, параллельный главной оптической оси, до его пересечения с плоскостью линзы в некоторой точке P.
5. После преломления в линзе этот луч должен пройти через изображение S1. Соединяем точки P и S1 прямой линией. Эта линия представляет собой ход преломленного луча.
6. Точка F, в которой преломленный луч PS1 пересекает главную оптическую ось MM, является задним главным фокусом линзы.
7. Передний главный фокус F' расположен на главной оптической оси симметрично фокусу F относительно оптического центра O.

Ответ: Положение линзы определяется как перпендикуляр к главной оптической оси, проходящий через точку пересечения линии SS1 с этой осью. Линза является собирающей. Главный фокус находится в точке пересечения с главной оптической осью луча, который изначально был параллелен оси, а после преломления прошел через изображение S1.

б

Решение:
Примечание: Ситуация, изображенная на рисунке «б», где точечный источник S находится на главной оптической оси, а его изображение S1 — нет, является физически некорректной для идеальной центрированной линзы. Изображение точечного источника, лежащего на главной оптической оси, также должно лежать на этой оси. Для решения задачи будем исходить из предположения, что на рисунке допущена неточность, и источник S на самом деле находится не на оси, а немного выше нее (аналогично случаям «а» и «в»).
При данном предположении построение полностью аналогично предыдущему случаю:
1. Соединяем прямой линией точечный источник S и его изображение S1.
2. Точка пересечения прямой SS1 с главной оптической осью MM является оптическим центром линзы O.
3. Через точку O перпендикулярно оси MM проводим плоскость линзы. Так как изображение действительное и перевернутое, линза является собирающей.
4. Из точки S проводим луч, параллельный главной оптической оси, до пересечения с плоскостью линзы в точке P.
5. Соединяем точку P с изображением S1. Луч PS1 — это преломленный луч.
6. Точка пересечения луча PS1 с главной оптической осью MM является главным фокусом линзы F.
7. Второй главный фокус F' находится симметрично фокусу F относительно оптического центра O.

Ответ: В предположении, что источник S является внеосевым, построение аналогично случаю «а». Положение линзы определяется пересечением прямой SS1 с главной оптической осью. Линза — собирающая. Главный фокус определяется построением хода луча, исходящего от источника параллельно главной оптической оси.

в

Решение:
Построение для данного случая аналогично построениям для случая «а»:
1. Соединяем прямой линией точечный источник S и его изображение S1.
2. Точка пересечения этой прямой с главной оптической осью MM является оптическим центром линзы O.
3. В точке O восстанавливаем перпендикуляр к оси MM — это и есть положение тонкой линзы. В данном случае источник S и изображение S1 находятся по разные стороны от линзы. Изображение перевернуто относительно источника (S — выше оси, S1 — ниже). Следовательно, изображение является действительным, а линза — собирающей.
4. Из точки источника S проводим луч, параллельный главной оптической оси, до пересечения с плоскостью линзы в точке P.
5. После преломления этот луч должен пройти через точку изображения S1. Соединяем точки P и S1.
6. Точка F, в которой преломленный луч PS1 пересекает главную оптическую ось, является главным фокусом линзы.
7. Второй главный фокус F' находится на том же расстоянии от оптического центра O, что и F, но с другой стороны.

Ответ: Построение аналогично случаю «а». Положение линзы определяется пересечением прямой, соединяющей источник S и его изображение S1, с главной оптической осью. Линза является собирающей. Главный фокус находится в точке пересечения преломленного луча с главной оптической осью.