Номер 28.9, страница 142 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Оптические явления. 28. Линзы - номер 28.9, страница 142.

Условие.

28.9. Почему выпуклая стеклянная линза является собирающей?

Решение.

Решение

Выпуклая стеклянная линза является собирающей благодаря явлению преломления света и своей специфической геометрической форме. Рассмотрим эти два фактора подробнее.

1. Преломление света. Свет изменяет направление своего распространения (преломляется) при переходе из одной прозрачной среды в другую с иной оптической плотностью. Стекло является оптически более плотной средой, чем воздух, то есть его показатель преломления ($n_{стекла}$) больше показателя преломления воздуха ($n_{воздуха}$). Как правило, $n_{стекла} \approx 1.5$, а $n_{воздуха} \approx 1.0$. Согласно закону преломления, при переходе луча из оптически менее плотной среды в более плотную (из воздуха в стекло) он отклоняется, приближаясь к перпендикуляру (нормали), проведенному к поверхности раздела сред. При обратном переходе (из стекла в воздух) луч отклоняется от нормали.

2. Форма выпуклой линзы. Выпуклая линза имеет характерную форму: она толще в центре и сужается к краям. Ее поверхности искривлены наружу. Такую линзу можно мысленно представить как совокупность множества маленьких призм, основания которых обращены к главной оптической оси.

Когда на выпуклую линзу падает пучок лучей, параллельных ее главной оптической оси, происходит следующее:

• Луч, проходящий через оптический центр линзы, не преломляется, так как он падает перпендикулярно на обе поверхности.

• Лучи, падающие на линзу дальше от центра, попадают на наклонные поверхности. При входе в стекло (первое преломление) и при выходе из него (второе преломление) лучи отклоняются к основанию той части "призмы", на которую они падают. Поскольку у выпуклой линзы эти "основания" направлены к центру, оба преломления отклоняют лучи к главной оптической оси.

В результате все лучи параллельного пучка после прохождения через линзу собираются в одной точке, которая называется фокусом линзы. Именно эта способность собирать лучи и делает выпуклую линзу собирающей.

Ответ: Выпуклая стеклянная линза является собирающей, потому что ее геометрическая форма (толще в центре, тоньше по краям) в сочетании с тем, что показатель преломления стекла больше показателя преломления воздуха, заставляет параллельные лучи света при прохождении через нее преломляться и сходиться в одной точке — фокусе.