Номер 2, страница 219, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

2. Когда с помощью собирающей линзы получают мнимое изображение предмета? Ответ поясните построением хода световых лучей в линзе.

Ответ: зависит от окружающей среды.

С помощью собирающей линзы мнимое изображение предмета получают в том случае, когда предмет находится между линзой и ее главным фокусом. То есть, расстояние от предмета до линзы $\text{d}$ должно быть меньше ее фокусного расстояния $\text{F}$.

Формула тонкой линзы: $ \frac{1}{d} + \frac{1}{f} = \frac{1}{F} $, где $\text{d}$ – расстояние до предмета, $\text{f}$ – расстояние до изображения, $\text{F}$ – фокусное расстояние.

Если $d < F$, то $\frac{1}{d} > \frac{1}{F}$. Из формулы линзы следует: $ \frac{1}{f} = \frac{1}{F} - \frac{1}{d} < 0 $.

Так как $ \frac{1}{f} < 0 $, то и расстояние до изображения $\text{f}$ будет отрицательным ($f < 0$). Отрицательное значение расстояния до изображения означает, что изображение является мнимым и находится с той же стороны от линзы, что и сам предмет. Такое изображение всегда прямое и увеличенное. Этот принцип используется, например, в лупе.

Построение хода световых лучей:

Для построения изображения предмета, находящегося между фокусом и собирающей линзой, используются два стандартных луча, исходящих из верхней точки предмета (S):

1. Луч, параллельный главной оптической оси. После преломления в линзе он проходит через задний главный фокус (F').
2. Луч, проходящий через оптический центр линзы (O). Он не меняет своего направления.

После прохождения через линзу эти два луча становятся расходящимися. Они не пересекаются в действительности. Однако, если продолжить их в обратном направлении (в сторону предмета), их продолжения пересекутся в точке S'. Эта точка и будет мнимым изображением точки S. Изображение S'B' будет прямым (неперевернутым), увеличенным и мнимым.

Ответ: мнимое изображение с помощью собирающей линзы получают, когда предмет расположен между линзой и её главным фокусом, то есть на расстоянии от линзы, меньшем её фокусного расстояния ($d < F$).