Номер 7.159, страница 166 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 7. Геометрическая оптика. Линзы - номер 7.159, страница 166.

Условие.

7.159. Луч падает на линзу так, как показано на рисунке 7.32. Постройте ход луча после преломления в линзе.

Рис. 7.32

Решение.

Для построения хода луча после преломления в линзе используются следующие основные правила:

• Луч, проходящий через оптический центр линзы (O), не меняет своего направления.
• Луч, параллельный главной оптической оси, после преломления в собирающей линзе проходит через её задний главный фокус (F). В рассеивающей линзе после преломления его продолжение проходит через передний главный фокус.
• Луч, проходящий через передний главный фокус собирающей линзы, после преломления выходит параллельно главной оптической оси. Луч, направленный к заднему фокусу рассеивающей линзы, после преломления выходит параллельно главной оптической оси.

Применим эти правила для каждого случая.

а)

На рисунке показана собирающая линза. Падающий луч параллелен главной оптической оси. Согласно правилу, после преломления в линзе этот луч должен пройти через её задний главный фокус (точка F справа от линзы). Для построения нужно соединить прямой линией точку падения луча на плоскость линзы и задний главный фокус F.

Ответ: Преломлённый луч пройдёт через задний главный фокус F.

б)

На рисунке показана собирающая линза. Падающий луч проходит через передний главный фокус (точка F слева от линзы). Согласно правилу, после преломления в линзе такой луч будет распространяться параллельно главной оптической оси. Для построения нужно из точки падения луча на линзу провести прямую, параллельную главной оптической оси, в направлении от линзы.

Ответ: Преломлённый луч пойдёт параллельно главной оптической оси.

в)

На рисунке показана рассеивающая линза. Падающий луч параллелен главной оптической оси. После преломления в рассеивающей линзе луч пойдёт так, как будто он исходит из переднего главного фокуса (точка F слева от линзы). Для построения нужно провести прямую через передний главный фокус F и точку падения луча на линзу. Преломлённый луч будет являться частью этой прямой, идущей от линзы вправо и вверх.

Ответ: Преломлённый луч пойдёт так, что его продолжение в обратную сторону пройдёт через передний главный фокус F.

г)

На рисунке показана рассеивающая линза. Падающий луч направлен так, что его продолжение прошло бы через задний главный фокус (точка F справа от линзы). Согласно правилу, такой луч после преломления в линзе будет распространяться параллельно главной оптической оси. Для построения нужно из точки падения луча на линзу провести прямую, параллельную главной оптической оси.

Ответ: Преломлённый луч пойдёт параллельно главной оптической оси.

д)

На рисунке показана собирающая линза. Луч падает на неё под произвольным углом (не параллельно главной оптической оси и не через фокус). Для построения его дальнейшего хода используется вспомогательное построение с побочной оптической осью.
1. Через оптический центр линзы О проводим прямую, параллельную падающему лучу. Эта прямая является побочной оптической осью.
2. Через задний главный фокус F проводим фокальную плоскость (прямую, перпендикулярную главной оптической оси).
3. Находим точку пересечения побочной оптической оси и фокальной плоскости — это побочный фокус F'.
4. Преломлённый луч пройдёт через точку падения исходного луча на линзу и через найденный побочный фокус F'.

Ответ: Преломлённый луч пройдёт через побочный фокус F', лежащий в задней фокальной плоскости.

е)

На рисунке показана собирающая линза. Падающий луч проходит через оптический центр линзы (точку O). Согласно основному правилу, луч, проходящий через оптический центр тонкой линзы, не преломляется и не меняет своего направления. Для построения достаточно просто продолжить падающий луч за линзу.

Ответ: Преломлённый луч пойдёт по той же прямой, не изменив своего направления.