Номер 11, страница 43, часть 3 - гдз по физике 9 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 3. Глава 8. Оптика. Параграф 47. Тонкие линзы - номер 11, страница 43.

Условие.

11. На рис. 48 показан ход луча красного цвета, проходящего через тонкую собирающую линзу. Определите построением положения фокальных плоскостей. Вычислите оптическую силу этой линзы, приняв длину стороны клетки на рисунке равной 10 см.

Подсказка. Используйте вспомогательные лучи, идущие вдоль побочных оптических осей.

Решение.

Ответ: ___________.

Рис. 48

Решение.

Дано:

Длина стороны клетки $a = 10$ см.

В системе СИ:
$a = 0,1$ м.

Найти:

Положение фокальных плоскостей, оптическую силу линзы $D$.

Решение:

Определите построением положения фокальных плоскостей

Для определения положения фокальной плоскости воспользуемся свойством собирающей линзы: пучок лучей, падающих на линзу параллельно друг другу, после преломления собирается в одной точке (побочном фокусе), которая лежит в фокальной плоскости.

Проведем через оптический центр линзы вспомогательный луч, параллельный данному падающему лучу. Этот луч является побочной оптической осью и проходит через линзу без преломления. Точка пересечения этого вспомогательного луча и преломленного луча является побочным фокусом.

Из рисунка видно, что падающий луч смещается на 1 клетку вверх, проходя 2 клетки по горизонтали. Преломленный луч выходит из той же точки на линзе и пересекает главную оптическую ось на расстоянии 2 клеток правее линзы.

Выполнив построение (проведя луч через центр линзы параллельно падающему), находим, что точка пересечения преломленного луча и побочной оптической оси находится на вертикальной линии, отстоящей от линзы на 1 клетку вправо. Эта вертикальная линия является задней фокальной плоскостью.

Таким образом, фокусное расстояние линзы $f$ равно 1 клетке. Зная, что сторона клетки $a = 10$ см, находим фокусное расстояние:

$f = 1 \cdot a = 1 \cdot 10 \text{ см} = 10 \text{ см}$.

Передняя фокальная плоскость расположена симметрично задней, то есть на расстоянии 10 см слева от линзы.

Ответ: Фокальные плоскости расположены перпендикулярно главной оптической оси на расстоянии 10 см от линзы с обеих сторон.

Вычислите оптическую силу этой линзы

Оптическая сила линзы $D$ — это величина, обратная ее фокусному расстоянию $f$, выраженному в метрах:

$D = \frac{1}{f}$

Переведем фокусное расстояние в метры:

$f = 10 \text{ см} = 0,1 \text{ м}$.

Теперь вычислим оптическую силу:

$D = \frac{1}{0,1 \text{ м}} = 10 \text{ дптр}$.

Ответ: Оптическая сила линзы равна 10 дптр.