Номер 8, страница 122, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 9. Геометрическая оптика. Параграф 90. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 8, страница 122.

Условие.

• Использование линз.

Решение.

Линзы — это прозрачные оптические элементы, ограниченные двумя преломляющими поверхностями, которые используются для изменения направления световых лучей. Основное свойство линзы — способность собирать (собирающая линза) или рассеивать (рассеивающая линза) параллельный пучок света в одной точке, называемой фокусом. Это свойство лежит в основе многочисленных применений линз в науке, технике, медицине и повседневной жизни.

Оптика для коррекции зрения

Самое массовое применение линз — это исправление аномалий рефракции глаза (дефектов зрения) с помощью очков и контактных линз. Задача линзы в этом случае — изменить ход лучей так, чтобы их фокус оказался точно на сетчатке.
– Близорукость (миопия): Глаз слишком сильно преломляет свет, и фокус удаленных объектов оказывается перед сетчаткой. Для коррекции используют рассеивающую (вогнутую) линзу. Она уменьшает преломляющую силу системы "линза + глаз", отодвигая фокус на сетчатку. Оптическая сила таких линз выражается в отрицательных диоптриях ($D < 0$).
– Дальнозоркость (гиперметропия): Преломляющая сила глаза недостаточна, и фокус близких объектов оказывается за сетчаткой. Для исправления применяют собирающую (выпуклую) линзу. Она увеличивает преломляющую силу системы и перемещает фокус на сетчатку. Оптическая сила таких линз положительна ($D > 0$).
Ответ: Линзы используются в очках и контактных линзах для коррекции близорукости (рассеивающие линзы) и дальнозоркости (собирающие линзы) путем изменения фокусного расстояния оптической системы глаза.

Увеличительные приборы

Способность собирающей линзы создавать увеличенное изображение лежит в основе работы различных оптических приборов, позволяющих рассмотреть мелкие или сильно удаленные объекты.
– Лупа: Простейший прибор, состоящий из одной собирающей линзы. Объект располагают на расстоянии от линзы, меньшем её фокусного расстояния ($d < F$). Линза создает прямое, мнимое и увеличенное изображение объекта. Увеличение лупы $ \Gamma $ можно рассчитать как отношение расстояния наилучшего зрения (около 25 см) к её фокусному расстоянию.
– Микроскоп: Сложный прибор для получения очень больших увеличений. Состоит из двух основных частей — объектива и окуляра. Объектив создает действительное, увеличенное, перевернутое промежуточное изображение объекта. Окуляр, работая как лупа, рассматривает это промежуточное изображение, создавая финальное мнимое и еще более увеличенное изображение. Общее увеличение равно произведению увеличений объектива и окуляра ($ \Gamma_{общ} = \Gamma_{об} \cdot \Gamma_{ок} $).
– Телескоп-рефрактор: Предназначен для наблюдения за удаленными объектами. Длиннофокусный объектив собирает свет и строит небольшое действительное изображение объекта в фокальной плоскости. Короткофокусный окуляр увеличивает это изображение, позволяя рассмотреть детали.
Ответ: Собирающие линзы являются ключевыми элементами в увеличительных приборах, таких как лупа, микроскоп и телескоп, которые позволяют наблюдать объекты, невидимые или плохо различимые невооруженным глазом.

Проекционные и фотографические аппараты

Линзы используются для формирования действительного изображения на некоторой поверхности (экране, фотопленке, цифровой матрице).
– Фотоаппарат: Объектив (система линз) фотоаппарата проецирует действительное, уменьшенное и перевернутое изображение сцены на светочувствительный элемент. Процесс фокусировки заключается в изменении расстояния между объективом и матрицей для получения резкого изображения объектов, находящихся на разном удалении.
– Проектор: Устройство, работающее по обратному принципу. Объектив проектора создает действительное, увеличенное изображение со слайда или матрицы на удаленном экране. Чтобы изображение на экране было прямым, слайд в проектор вставляют в перевернутом виде.
Ответ: В фотоаппаратах линзы формируют уменьшенное действительное изображение на матрице, а в проекторах — увеличенное действительное изображение на экране.

Другие области применения

Линзы играют важную роль и во многих других технологиях.
– Лазерные системы: Линзы применяются для фокусировки лазерного излучения в точку малого размера, что позволяет достичь высокой плотности энергии для резки, сварки металлов или в хирургических операциях. Также линзы используются для коллимации — создания параллельного пучка света.
– Осветительная техника: В прожекторах, маяках, автомобильных фарах линзы (часто специальные линзы Френеля, имеющие меньшую толщину и вес) служат для концентрации света от источника в узкий и мощный пучок.
– Приводы оптических дисков: В CD/DVD/Blu-ray проигрывателях миниатюрная линза фокусирует луч лазера на информационной дорожке диска для считывания или записи данных.
Ответ: Линзы также находят применение в лазерной технике для управления световым пучком, в осветительных приборах для его концентрации и направления, и в устройствах для считывания оптической информации.