Номер 10, страница 130 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

10. Как среда, окружающая линзу, влияет на ход лучей в ней?

10. Как среда, окружающая линзу, влияет на ход лучей в ней?
Среда, окружающая линзу, является одним из ключевых факторов, определяющих ход лучей в ней, поскольку преломление света происходит на границе двух сред: материала линзы и окружающей среды. Это влияние описывается формулой для оптической силы тонкой линзы:
$D = \frac{1}{f} = (\frac{n_{линзы}}{n_{среды}} - 1) (\frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2})$
где $\text{D}$ — оптическая сила, $\text{f}$ — фокусное расстояние, $n_{линзы}$ — показатель преломления материала линзы, $n_{среды}$ — показатель преломления окружающей среды, а $R_1$ и $R_2$ — радиусы кривизны поверхностей линзы.
Из этой формулы видно, что поведение линзы зависит от соотношения показателей преломления $n_{линзы}$ и $n_{среды}$:
1. Если показатель преломления линзы больше показателя преломления среды ($n_{линзы} > n_{среды}$), как, например, у стеклянной линзы в воздухе, то множитель $(\frac{n_{линзы}}{n_{среды}} - 1)$ будет положительным. В этом случае двояковыпуклая линза будет собирающей, а двояковогнутая — рассеивающей.
2. Если показатель преломления линзы меньше показателя преломления среды ($n_{линзы} < n_{среды}$), например, стеклянная линза в сероуглероде или воздушный пузырь в воде, то множитель $(\frac{n_{линзы}}{n_{среды}} - 1)$ станет отрицательным. Это приведет к тому, что оптические свойства линзы инвертируются: двояковыпуклая линза станет рассеивающей, а двояковогнутая — собирающей.
3. Если показатели преломления линзы и среды равны ($n_{линзы} = n_{среды}$), то множитель $(\frac{n_{линзы}}{n_{среды}} - 1)$ равен нулю. Оптическая сила линзы становится равной нулю ($D=0$), и она перестает преломлять свет, становясь «невидимой».

Ответ: Среда, окружающая линзу, определяет не только величину её фокусного расстояния, но и её тип (собирающая или рассеивающая) в зависимости от соотношения показателей преломления линзы и среды.

11. Может ли одна и та же линза быть собирающей и рассеивающей?
Да, может. Как следует из ответа на предыдущий вопрос, тип линзы (собирающая она или рассеивающая) зависит не только от ее геометрической формы, но и от соотношения показателя преломления материала линзы ($n_{линзы}$) и показателя преломления окружающей ее среды ($n_{среды}$).
Одна и та же линза, например, двояковыпуклая из стекла ($n_{линзы} \approx 1.5$), будет:
- Собирающей в среде с меньшим показателем преломления, например, в воздухе ($n_{среды} \approx 1.0$), так как $n_{линзы} > n_{среды}$.
- Рассеивающей в среде с большим показателем преломления, например, в сероуглероде ($n_{среды} \approx 1.63$), так как $n_{линзы} < n_{среды}$.
Таким образом, изменив среду, в которую помещена линза, можно изменить ее основное свойство — собирать или рассеивать лучи.

Ответ: Да, одна и та же линза может быть как собирающей, так и рассеивающей в зависимости от оптической плотности (показателя преломления) окружающей ее среды.