Номер 5, страница 133 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

5. Даны главная оптическая ось линзы и ход одного из лучей (рис. 27.9). Определите положение фокуса линзы.

Рис. 27.9

Решение:

Для определения положения фокуса линзы, изображенной на рисунке 27.9, воспользуемся свойством фокальной плоскости. Свойство заключается в том, что параллельный пучок лучей после прохождения через собирающую линзу пересекается в одной точке, которая лежит в фокальной плоскости. Луч из этого пучка, проходящий через оптический центр линзы, не меняет своего направления.

На рисунке показан ход одного луча, который исходит из точки на главной оптической оси, преломляется в линзе и снова пересекает главную оптическую ось. Так как после преломления луч отклоняется к главной оптической оси, линза является собирающей.

Выполним следующее графическое построение для нахождения фокуса:

1. Обозначим падающий (до линзы) луч и преломленный (после линзы) луч. Пусть $\text{O}$ — оптический центр линзы (точка пересечения линзы и главной оптической оси).

2. Проведем через оптический центр $\text{O}$ вспомогательную прямую, параллельную падающему лучу. Этот вспомогательный луч проходит через линзу без преломления.

3. Найдем точку пересечения преломленного луча (показанного на рисунке) с этой вспомогательной прямой. Назовем эту точку $\text{P}$.

4. Согласно свойству фокальной плоскости, точка $\text{P}$ находится в фокальной плоскости линзы, которая перпендикулярна главной оптической оси.

5. Опустим перпендикуляр из точки $\text{P}$ на главную оптическую ось. Точка, в которой этот перпендикуляр пересекает ось, и является задним главным фокусом линзы $\text{F}$.

На рисунке выше показано это построение: синим цветом показан вспомогательный луч, параллельный падающему лучу и проходящий через центр линзы. Точка $\text{P}$ — это их пересечение с преломленным лучом. Пунктирная линия, опущенная из точки $\text{P}$ на главную оптическую ось, указывает положение фокуса $\text{F}$.

Ответ: Чтобы определить положение фокуса линзы, необходимо через оптический центр линзы провести луч, параллельный падающему лучу. Точка пересечения этого луча с преломленным лучом будет лежать в фокальной плоскости. Проведя из этой точки перпендикуляр к главной оптической оси, мы найдем на оси главный фокус линзы.