Задание, страница 216 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

ЗАДАНИЕ

Докажите построением, что линзы, показанные на рисунке 154, а, — собирающие, на рисунке 154, б — рассеивающие.

Чтобы доказать, являются линзы собирающими или рассеивающими, необходимо проанализировать ход параллельных световых лучей после их прохождения через эти линзы. Мы будем использовать принцип преломления света на границах раздела двух сред (воздух-стекло и стекло-воздух), учитывая форму поверхностей линзы.

Линзы на рисунке 154, а

К этому типу относятся двояковыпуклые, плоско-выпуклые и вогнуто-выпуклые (мениск) линзы, которые толще в центре, чем по краям.

Построение:

1. Направим на линзу пучок лучей, параллельных ее главной оптической оси (ГОО). ГОО — это прямая, проходящая через центры кривизны сферических поверхностей линзы.

2. Рассмотрим луч, падающий на первую (входную) поверхность линзы. Поскольку линза сделана из оптически более плотного материала (например, стекла), чем окружающая среда (воздух), луч при входе преломляется, отклоняясь к нормали (перпендикуляру), проведенной к поверхности в точке падения. У выпуклой поверхности нормали направлены "наружу" от ГОО. Поэтому луч отклоняется в сторону главной оптической оси.

3. На второй (выходной) поверхности луч снова преломляется, выходя из оптически более плотной среды в менее плотную. Теперь он отклоняется от нормали. Для выпуклой второй поверхности это приводит к дополнительному отклонению луча к главной оптической оси.

4. В результате такого двойного преломления все лучи, изначально параллельные главной оптической оси, после прохождения через линзу пересекаются в одной точке. Эта точка называется главным фокусом линзы $F$.

Поскольку линза собирает параллельные лучи в одной точке, она является собирающей. Это построение справедливо для всех линз, которые толще в середине.

Ответ: Построение показывает, что лучи, параллельные главной оптической оси, после прохождения через линзы, показанные на рисунке 154, а, собираются в одной точке (фокусе). Следовательно, эти линзы являются собирающими.

Линзы на рисунке 154, б

К этому типу относятся двояковогнутые, плоско-вогнутые и выпукло-вогнутые (мениск) линзы, которые тоньше в центре, чем по краям.

Построение:

1. Аналогично направим на линзу пучок лучей, параллельных ее главной оптической оси.

2. При падении на первую (входную) вогнутую поверхность луч преломляется, отклоняясь к нормали. У вогнутой поверхности нормали направлены "внутрь" к ГОО. Поэтому луч отклоняется от главной оптической оси.

3. На второй (выходной) поверхности луч преломляется, выходя из линзы. Он отклоняется от нормали, что приводит к еще большему отклонению от главной оптической оси.

4. В результате пучок параллельных лучей после прохождения через такую линзу становится расходящимся. Однако если продолжить преломленные лучи в обратном направлении (против хода света), их продолжения пересекутся в одной точке на главной оптической оси. Эта точка называется мнимым главным фокусом линзы $F$.

Поскольку линза рассеивает пучок параллельных лучей, она является рассеивающей. Это построение справедливо для всех линз, которые тоньше в середине.

Ответ: Построение показывает, что лучи, параллельные главной оптической оси, после прохождения через линзы, показанные на рисунке 154, б, расходятся, а их продолжения пересекаются в одной точке (мнимом фокусе). Следовательно, эти линзы являются рассеивающими.