Номер 7, страница 217 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

7. Почему предмет при фотографировании необходимо помещать за двойным фокусом линзы?

7. Основная задача фотоаппарата — получить на светочувствительном элементе (матрице или пленке) четкое изображение фотографируемого объекта. Светочувствительный элемент имеет небольшие размеры, поэтому для съемки большинства объектов (которые больше матрицы) изображение на нем должно быть уменьшенным. Кроме того, чтобы изображение можно было зафиксировать на материальном носителе (матрице), оно должно быть действительным.

Объектив фотоаппарата действует как собирающая линза (или система линз). Характер изображения, создаваемого такой линзой, зависит от расстояния между предметом и линзой. Связь между расстоянием от предмета до линзы $d$, расстоянием от линзы до изображения $f$ и фокусным расстоянием линзы $F$ описывается формулой тонкой линзы:

$$ \frac{1}{d} + \frac{1}{f} = \frac{1}{F} $$

Рассмотрим, какое изображение получается при разном расположении предмета:

1. Предмет находится за двойным фокусом ($d > 2F$). В этом случае линза создает действительное, перевернутое и уменьшенное изображение. Расстояние до изображения $f$ будет находиться в пределах от $F$ до $2F$ ($F < f < 2F$). Именно такое изображение и требуется в фотографии: оно действительное (его можно спроецировать на матрицу) и уменьшенное (объекты большого размера помещаются на маленькой матрице).

2. Предмет находится между фокусом и двойным фокусом ($F < d < 2F$). В этом случае изображение будет действительным, перевернутым, но увеличенным. Оно формируется на расстоянии $f > 2F$. Такое изображение будет слишком большим, чтобы поместиться на матрице фотоаппарата, и выйдет за ее пределы (если только объект не микроскопический). Этот принцип используется в проекторах или при макросъемке, когда, наоборот, нужно получить увеличенное изображение.

3. Предмет находится между линзой и фокусом ($d < F$). В этом случае линза создает мнимое, прямое и увеличенное изображение. Мнимое изображение нельзя спроецировать на экран или матрицу, его можно только наблюдать глазом, глядя сквозь линзу (принцип работы лупы). Следовательно, сфотографировать его на матрицу невозможно.

Таким образом, для получения качественной фотографии (четкого, уменьшенного, действительного изображения) в подавляющем большинстве случаев объект съемки должен располагаться на расстоянии, превышающем двойное фокусное расстояние объектива.

Ответ: При фотографировании необходимо получить действительное и, как правило, уменьшенное изображение объекта на светочувствительном элементе (матрице). Собирающая линза объектива формирует такое изображение (действительное, перевернутое, уменьшенное) только в том случае, когда предмет находится на расстоянии, большем двойного фокусного расстояния ($d > 2F$). Если предмет поместить ближе к линзе, его изображение будет либо увеличенным (при $F < d < 2F$), либо мнимым (при $d < F$), что не подходит для стандартной фотосъемки.