Номер 8, страница 220, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

8. На рисунке 40.12, а, б дан ход луча 1 в линзах. Найдите построением ход луча 2.

Рис. 40.12

а) Решение:

На рисунке а) показан ход луча 1 в линзе. Из рисунка видно, что падающий луч, который выходит из точки на главной оптической оси, после преломления в линзе становится параллельным этой оси. Точка, через которую прошел падающий луч 1, является по определению передним главным фокусом линзы ($\text{F}$). Поскольку луч после прохождения через фокус и линзу не расходится, а становится параллельным оси, линза является собирающей.

Луч 2 падает на линзу, будучи параллельным главной оптической оси. По основному правилу хода лучей в собирающей линзе, такой луч после преломления должен пройти через задний главный фокус линзы ($F'$).

Задний фокус $F'$ для тонкой линзы расположен симметрично переднему фокусу $\text{F}$ относительно оптического центра линзы. Чтобы построить ход луча 2, нужно:

1. Определить по лучу 1 расстояние до переднего фокуса $\text{F}$ от центра линзы.

2. Отложить такое же расстояние от центра линзы вправо по главной оптической оси, чтобы найти положение заднего фокуса $F'$.

3. Провести преломленный луч из точки падения луча 2 на линзу через точку $F'$.

Ответ: Луч 2, падающий на собирающую линзу параллельно главной оптической оси, после преломления пройдет через её задний главный фокус, который расположен симметрично переднему фокусу (определенному по ходу луча 1) относительно линзы.

б) Решение:

На рисунке б) условное обозначение линзы (со стрелками, направленными наружу) соответствует собирающей линзе. Это подтверждается ходом луча 1: падающий луч, проходящий через точку $\text{F}$ на главной оптической оси, после преломления в линзе направляется параллельно этой оси. Следовательно, точка $\text{F}$ является передним главным фокусом линзы.

Луч 2 является произвольным лучом, падающим на линзу. Для построения его хода после преломления используется метод вспомогательного луча и фокальной плоскости.

1. Определяем положение заднего главного фокуса $F'$. Он находится на главной оптической оси с другой стороны от линзы, на том же расстоянии от центра, что и передний фокус $\text{F}$. Через точку $F'$ проходит задняя фокальная плоскость (перпендикулярно главной оптической оси).

2. Через оптический центр линзы проводим вспомогательный луч, параллельный падающему лучу 2. Согласно свойствам линзы, этот вспомогательный луч не претерпевает преломления.

3. Находим точку пересечения этого вспомогательного луча с задней фокальной плоскостью. Эта точка является побочным фокусом для пучка лучей, параллельных лучу 2.

4. Любой падающий луч, параллельный лучу 2, после преломления в линзе пройдет через этот побочный фокус. Следовательно, для построения искомого преломленного луча нужно соединить точку падения луча 2 на линзу с найденным побочным фокусом.

Ответ: Преломленный луч 2 пройдет через побочный фокус, который является точкой пересечения задней фокальной плоскости и вспомогательного луча, параллельного лучу 2 и проходящего через оптический центр линзы.