Номер 380, страница 110 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Московкина, Волков

8 класс. Линзы - номер 380, страница 110.

Условие.

380. На каждом рисунке показан ход световых лучей до и после преломления в линзе. Найдите построение положение фокуса линзы для каждого случая.

Решение.

Для определения положения фокуса линзы в каждом случае воспользуемся правилами построения хода лучей в тонкой линзе, в частности, свойством побочных оптических осей.

а

На рисунке а показана собирающая линза, так как падающий луч, параллельный главной оптической оси, после преломления отклоняется к ней.
По определению, главный фокус собирающей линзы — это точка на главной оптической оси, в которой собираются (пересекаются) после преломления лучи, падающие на линзу параллельно этой оси.
Следовательно, для нахождения фокуса достаточно определить точку, в которой преломленный луч пересекает главную оптическую ось. Эта точка и является главным фокусом линзы $\text{F}$.

Ответ: Главный фокус $\text{F}$ находится в точке пересечения преломленного луча с главной оптической осью.

б

На рисунке б показана собирающая линза, поскольку луч после преломления отклоняется в сторону главной оптической оси.
Для нахождения фокуса воспользуемся построением с использованием побочной оптической оси.
1. Проведем через оптический центр линзы (точка пересечения вертикальной и горизонтальной осей) прямую, параллельную падающему лучу. Эта прямая является побочной оптической осью.
2. Известно, что пучок лучей, параллельных побочной оптической оси, после преломления в собирающей линзе пересекается в одной точке (побочном фокусе), которая лежит на этой побочной оптической оси в фокальной плоскости.
3. Таким образом, точка пересечения преломленного луча и построенной побочной оптической оси определяет положение фокальной плоскости.
4. Главный фокус $\text{F}$ линзы лежит на пересечении главной оптической оси и фокальной плоскости. Чтобы найти его, нужно из точки пересечения преломленного луча и побочной оптической оси опустить перпендикуляр на главную оптическую ось. Основание этого перпендикуляра и будет главным фокусом $\text{F}$.

Ответ: Главный фокус $\text{F}$ находится на главной оптической оси в фокальной плоскости. Фокальную плоскость можно найти, проведя побочную оптическую ось параллельно падающему лучу и найдя точку ее пересечения с преломленным лучом.

в

На рисунке в показана рассеивающая линза, так как луч после преломления отклоняется от главной оптической оси.
Для рассеивающей линзы лучи, падающие параллельно некоторой побочной оптической оси, после преломления идут так, как будто они вышли из соответствующего побочного фокуса, лежащего в передней фокальной плоскости (с той же стороны от линзы, откуда падает свет).
1. Проведем через оптический центр линзы побочную оптическую ось, параллельную падающему лучу.
2. Продолжим преломленный луч в обратном направлении (влево от линзы).
3. Точка пересечения продолжения преломленного луча с побочной оптической осью является побочным фокусом и лежит в передней (мнимой) фокальной плоскости.
4. Опустив перпендикуляр из этой точки на главную оптическую ось, мы найдем положение мнимого главного фокуса $F'$.

Ответ: Мнимый главный фокус $F'$ находится на главной оптической оси в передней фокальной плоскости. Эту плоскость можно найти, проведя побочную оптическую ось параллельно падающему лучу и найдя точку пересечения этой оси с продолжением преломленного луча в обратную сторону.

г

На рисунке г, как и в случае в, показана рассеивающая линза, так как падающий луч после преломления отклоняется дальше от главной оптической оси.
Построение для нахождения фокуса полностью аналогично случаю в.
1. Проведем через оптический центр линзы побочную оптическую ось, параллельную падающему лучу.
2. Продолжим преломленный луч в обратном направлении.
3. Точка пересечения продолжения преломленного луча с построенной побочной оптической осью лежит в передней фокальной плоскости.
4. Перпендикуляр, опущенный из этой точки на главную оптическую ось, укажет положение мнимого главного фокуса $F'$.

Ответ: Мнимый главный фокус $F'$ находится на главной оптической оси в передней фокальной плоскости, которую находят через пересечение побочной оптической оси (параллельной падающему лучу) и продолжения преломленного луча.