Номер 69.41, страница 241 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 69. Линзы. Глава 9. Оптические явления - номер 69.41, страница 241.

69.41 [1623] Почему объективы у проекционных аппаратов и фотоаппаратов должны быть подвижными?

Подвижность объективов у проекционных аппаратов и фотоаппаратов необходима для выполнения процесса фокусировки, то есть для получения резкого изображения объектов. Принцип работы этих оптических приборов основан на свойстве собирающей линзы (или сложной системы линз, которой является объектив) формировать действительное изображение.

Взаимосвязь между расстоянием от центра линзы до объекта ($d$), расстоянием от центра линзы до формируемого изображения ($f$) и главным фокусным расстоянием линзы ($F$) описывается формулой тонкой линзы:
$\frac{1}{F} = \frac{1}{d} + \frac{1}{f}$
Из этой формулы видно, что для линзы с постоянным фокусным расстоянием ($F$) расстояние до изображения ($f$) напрямую зависит от расстояния до объекта ($d$). Для получения резкого изображения необходимо, чтобы оно формировалось точно в определенной плоскости (на фотопленке/матрице или на экране).

В фотоаппарате светочувствительный элемент (матрица или пленка), на котором должно сформироваться резкое изображение, находится на фиксированном расстоянии от корпуса аппарата. Однако объекты съемки могут находиться на самых разных расстояниях ($d$) от объектива. Чтобы изображение получилось резким именно на плоскости сенсора, необходимо, чтобы расстояние от объектива до сенсора ($f$) соответствовало формуле линзы для текущего расстояния до объекта ($d$). Перемещая объектив вдоль оптической оси, мы изменяем расстояние $f$ и добиваемся того, чтобы плоскость резкого изображения совпала с плоскостью сенсора.

В проекционном аппарате ситуация несколько иная. Объект (слайд или матрица дисплея) находится внутри аппарата, и его расстояние до объектива ($d$) можно регулировать. Изображение же проецируется на экран, который может быть установлен на разном расстоянии ($f$) от проектора. Для получения резкого изображения на экране, необходимо, изменяя расстояние ($d$) от слайда до объектива, удовлетворить формуле линзы для заданного расстояния до экрана ($f$). Это изменение расстояния $d$ также осуществляется путем перемещения объектива.

Таким образом, подвижность объектива — это конструктивная необходимость, позволяющая настраивать оптическую систему для получения резкого изображения при изменяющихся условиях (изменение расстояния до объекта съемки или до экрана).

Ответ: Подвижность объективов в проекторах и фотоаппаратах необходима для фокусировки, то есть для наведения на резкость. Так как расстояние до снимаемого объекта (в фотоаппарате) или до экрана (в проекторе) может меняться, перемещение объектива позволяет изменить расстояние между ним и плоскостью формирования изображения (в фотоаппарате) или плоскостью объекта (в проекторе) в соответствии с формулой линзы, чтобы изображение оставалось четким.