Номер 4, страница 217, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

4. Как опытным путем определить положение фокуса собирающей линзы, рассеивающей?

у собирающей линзы: Положение фокуса собирающей линзы можно определить экспериментально, используя удаленный источник света (например, Солнце или окно в дальнем конце коридора) и экран. Лучи света от очень удаленного объекта приходят на линзу практически параллельным пучком. Собирающая линза по определению преломляет такой пучок лучей так, что после прохождения через нее они собираются в одной точке — главном фокусе.

Для проведения опыта нужно взять линзу, направить ее на удаленный объект и расположить за ней экран (например, лист белой бумаги). Перемещая экран вперед и назад вдоль главной оптической оси линзы, необходимо найти положение, в котором на экране формируется самое маленькое и резкое изображение объекта. Это и будет фокальная плоскость, а точка ее пересечения с главной оптической осью — главный фокус $\text{F}$. Расстояние от оптического центра линзы до экрана в этом положении является фокусным расстоянием линзы.

Альтернативный метод — использование формулы тонкой линзы. Для этого нужен источник света (предмет), линза и экран, установленные на оптической скамье. Измеряется расстояние от предмета до линзы $\text{d}$. Затем, перемещая экран, находят положение, где образуется четкое изображение, и измеряют расстояние от линзы до этого изображения $\text{f}$. Фокусное расстояние $\text{F}$ рассчитывается по формуле: $ \frac{1}{F} = \frac{1}{d} + \frac{1}{f} $.

Ответ: Чтобы опытным путем определить положение фокуса собирающей линзы, следует спроецировать на экран четкое изображение очень удаленного объекта (например, Солнца). Место, где образуется это изображение, и есть фокус линзы, а расстояние от центра линзы до экрана — ее фокусное расстояние.

у рассеивающей линзы: Рассеивающая линза формирует только мнимые изображения действительных предметов, а ее главный фокус также является мнимым. Это означает, что лучи после прохождения через линзу не собираются в реальной точке, а расходятся так, как будто они вышли из мнимого фокуса. Поэтому определить его положение прямым методом с экраном невозможно.

Используется косвенный метод с применением вспомогательной собирающей линзы с известным или предварительно измеренным фокусным расстоянием.

1. Сначала с помощью одной только собирающей линзы получают на экране действительное четкое изображение предмета. Фиксируют положение этого изображения $И_1$.

2. Затем между собирающей линзой и экраном (в область сходящегося пучка лучей) помещают исследуемую рассеивающую линзу. Изображение $И_1$ теперь играет роль мнимого предмета для рассеивающей линзы.

3. Рассеивающая линза преломляет сходящиеся лучи, и они собираются в новом месте, дальше от нее. Передвигая экран, находят положение нового действительного изображения $И_2$.

4. Измеряют расстояние от оптического центра рассеивающей линзы до положения $И_1$ — это расстояние до мнимого предмета $\text{d}$. Также измеряют расстояние от рассеивающей линзы до нового изображения $И_2$ — это расстояние до действительного изображения $\text{f}$.

5. Фокусное расстояние $\text{F}$ рассеивающей линзы вычисляют по формуле тонкой линзы: $ \frac{1}{F} = \frac{1}{d} + \frac{1}{f} $. При расчетах необходимо использовать правило знаков: расстояние до мнимого предмета $\text{d}$ считается отрицательным. В результате вычислений фокусное расстояние $\text{F}$ для рассеивающей линзы также получится отрицательным. Положение мнимого фокуса находится на расстоянии $|F|$ от центра линзы со стороны, с которой на нее падает свет.

Ответ: Положение фокуса рассеивающей линзы определяют косвенным методом, для которого требуется дополнительная собирающая линза. Сначала получают изображение с помощью собирающей линзы, затем вносят в систему рассеивающую линзу и находят новое изображение. На основе измерений расстояний до мнимого предмета и действительного изображения, фокусное расстояние рассчитывается по формуле тонкой линзы.