Задание 5, страница 143 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 5

Постройте изображение светящейся точки, расположенной на главной оси рассеивающей линзы.

Для построения изображения светящейся точки S, расположенной на главной оптической оси рассеивающей линзы, используется метод вспомогательного построения. Это необходимо, так как стандартные лучи, исходящие из точки на главной оси, неудобны для прямого построения (например, луч, идущий через оптический центр, совпадает с самой осью).

Построение выполняется пошагово:

1. Сначала изобразим главную оптическую ось, перпендикулярно ей — рассеивающую линзу (её условное обозначение — отрезок с «рожками», направленными от центра), её оптический центр O и её передний главный фокус F (расположенный с той же стороны, что и источник света). Светящаяся точка S находится на главной оптической оси.

2. Создадим вспомогательный объект. Для этого выберем произвольную точку A, не лежащую на главной оптической оси, так, чтобы отрезок AS был перпендикулярен оси. Мы будем строить изображение этой вспомогательной точки A.

3. Проведём первый «удобный» луч из точки A параллельно главной оптической оси до пересечения с линзой. После преломления в рассеивающей линзе этот луч изменит своё направление так, что его мнимое продолжение (проведённое пунктиром в обратную сторону, к источнику) пройдёт через передний главный фокус F.

4. Проведём второй «удобный» луч из точки A через оптический центр линзы O. Согласно законам геометрической оптики, этот луч не преломляется и проходит через линзу, не меняя своего направления.

5. Найдём точку пересечения мнимого продолжения первого преломлённого луча и второго (непреломлённого) луча. Эта точка пересечения и есть A' — мнимое изображение точки A.

6. Чтобы найти изображение исходной точки S, опустим перпендикуляр из точки A' на главную оптическую ось. Точка, в которую попадёт этот перпендикуляр, и будет искомым изображением S'.

В результате такого построения мы видим, что изображение S' светящейся точки S, лежащей на главной оптической оси рассеивающей линзы, всегда является мнимым (так как образовано пересечением продолжений лучей, а не самих лучей), прямым (хотя для одиночной точки на оси это понятие условно) и расположено между главным фокусом F и оптическим центром линзы O. Это означает, что изображение всегда находится ближе к линзе, чем сам предмет.

Ответ: Построение изображения светящейся точки, расположенной на главной оси рассеивающей линзы, выполняется с помощью вспомогательного объекта. Для этого над исходной точкой S выбирается вспомогательная точка A, для которой строится изображение A' с помощью двух стандартных лучей: луча, параллельного главной оптической оси (его продолжение после линзы проходит через передний фокус), и луча, проходящего через оптический центр без преломления. Искомое изображение S' находится как проекция точки A' на главную оптическую ось. Полученное изображение S' является мнимым и расположено между линзой и её передним фокусом.