Номер 5, страница 220, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

5. Даны главная оптическая ось линзы и ход одного из лучей (рис. 40.9). Определите положение фокуса линзы.

Рис. 40.9

Рис. 40.10

Решение

Для определения положения фокуса линзы по ходу произвольного луча используется метод, основанный на свойстве фокальной плоскости. Свойство заключается в том, что все параллельные лучи, падающие на линзу, после преломления в ней пересекаются в одной точке. Эта точка лежит в фокальной плоскости, которая перпендикулярна главной оптической оси и проходит через главный фокус. Луч, который проходит через оптический центр линзы, не изменяет своего направления.

Построение выполняется в следующем порядке:

1. Через оптический центр линзы (точка пересечения главной оптической оси и плоскости линзы) проводится вспомогательный луч, который параллелен падающему на линзу лучу. Этот вспомогательный луч проходит через линзу, не преломляясь.

2. Находится точка пересечения преломленного луча (показан на рисунке) и вспомогательного луча, построенного на первом шаге. В данном случае преломленный луч и вспомогательный луч пересекутся справа от линзы. Эта точка пересечения является побочным фокусом и по определению лежит в фокальной плоскости.

3. Из найденной точки пересечения (побочного фокуса) опускается перпендикуляр на главную оптическую ось. Точка, в которой этот перпендикуляр пересекает главную оптическую ось, и есть искомый главный фокус линзы F.

Так как на рисунке луч после прохождения линзы отклоняется к главной оптической оси, линза является собирающей. Ее главный фокус — действительный и расположен за линзой (справа, по ходу луча).

Ответ: Чтобы найти положение фокуса, нужно через оптический центр линзы провести прямую, параллельную падающему лучу. Точка пересечения этой прямой с преломленным лучом будет лежать в фокальной плоскости. Проекция этой точки на главную оптическую ось и даст положение главного фокуса F.