Номер 4, страница 245 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Оптические явления. Параграф 59. Построение изображений, даваемых линзой. Вопросы - номер 4, страница 245.

Условие.

4. Каким является изображение предмета, находящегося между собирающей линзой и её фокусом?

Решение.

4. Если предмет находится между собирающей линзой и её фокусом (расстояние от предмета до линзы $\text{d}$ меньше фокусного расстояния $\text{F}$, то есть $d < F$), то линза действует как увеличительное стекло (лупа). Изображение, получаемое в этом случае, имеет следующие характеристики:
- Мнимое. Лучи света от предмета после прохождения через линзу становятся расходящимся пучком. Их мнимые продолжения пересекаются в точке, которая и является мнимым изображением. Оно находится с той же стороны от линзы, что и сам предмет, и его нельзя спроецировать на экран.
- Прямое. Изображение имеет ту же ориентацию в пространстве, что и предмет (не перевёрнуто).
- Увеличенное. Линейные размеры изображения больше размеров самого предмета.
Характеристики изображения можно определить с помощью формулы тонкой линзы: $1/d + 1/f = 1/F$.
Выразим расстояние от линзы до изображения $\text{f}$: $1/f = 1/F - 1/d = (d-F)/(dF)$. Отсюда $f = dF/(d-F)$.
Поскольку по условию $d < F$, знаменатель $(d-F)$ отрицателен. Следовательно, $f < 0$. Отрицательное значение $\text{f}$ означает, что изображение мнимое.
Линейное увеличение линзы $Γ = -f/d$. Так как $f < 0$, увеличение $Γ$ будет положительным, что говорит о прямом изображении.
Модуль увеличения $|Γ| = |-f/d| = F/(F-d)$. Так как $0 < d < F$, то $0 < F-d < F$, и, следовательно, $|Γ| > 1$, что означает, что изображение увеличенное.

Ответ: Изображение является мнимым, прямым и увеличенным.

5. Вопрос задан не полностью, так как не указано, какое именно изображение требуется получить. Характеристики изображения (действительное/мнимое, прямое/перевёрнутое, увеличенное/уменьшенное) в собирающей линзе полностью определяются положением предмета относительно фокуса ($\text{F}$) и двойного фокуса ($\text{2F}$) линзы. Существуют следующие основные случаи:
- Чтобы получить действительное, перевёрнутое, уменьшенное изображение, предмет необходимо расположить за двойным фокусным расстоянием от линзы ($d > 2F$).
- Чтобы получить действительное, перевёрнутое, равное по величине предмету изображение, предмет необходимо расположить в точке двойного фокуса ($d = 2F$).
- Чтобы получить действительное, перевёрнутое, увеличенное изображение, предмет необходимо расположить между фокусом и двойным фокусом ($F < d < 2F$).
- Чтобы получить мнимое, прямое, увеличенное изображение, предмет необходимо расположить между линзой и её фокусом ($d < F$).
- Если предмет расположить в фокусе ($d = F$), то изображение сформируется в бесконечности (лучи после линзы пойдут параллельным пучком).

Ответ: Для ответа на вопрос необходимо уточнение требуемых характеристик изображения. Положение предмета выбирается в зависимости от того, какое изображение (действительное/мнимое, увеличенное/уменьшенное, прямое/перевёрнутое) нужно получить.