Номер 6, страница 42, часть 3 - гдз по физике 9 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 3. Глава 8. Оптика. Параграф 47. Тонкие линзы - номер 6, страница 42.

Условие.

6. На рис. 43 показан ход падающих на тонкую собирающую линзу двух лучей одинакового цвета, параллельных главной оптической оси линзы. Луч 1 после преломления в линзе получил направление $1'$. Постройте ход луча 2 после преломления в линзе и ход луча 3, который после преломления в линзе получил направление $3'$. Изобразите фокальную плоскость линзы пунктиром.

Решение.

Для решения задачи используются основные свойства тонкой собирающей линзы и правила построения хода лучей в ней.

Построение фокальной плоскости и хода луча 2

1. Лучи, падающие на собирающую линзу параллельно её главной оптической оси, после преломления пересекаются в одной точке — главном фокусе линзы ($F$). В условии задачи лучи 1 и 2 параллельны главной оптической оси (показана штрихпунктирной линией).

2. Найдём положение главного фокуса $F$. Для этого продлим преломлённый луч 1' до пересечения с главной оптической осью. Эта точка и является задним главным фокусом линзы.

3. Фокальная плоскость перпендикулярна главной оптической оси и проходит через главный фокус. Проведём через точку $F$ вертикальную пунктирную линию, которая и будет изображением фокальной плоскости.

4. Поскольку луч 2 также параллелен главной оптической оси, после преломления он должен пройти через главный фокус $F$. Соединяем точку падения луча 2 на линзу с точкой $F$ и продолжаем линию дальше. Это и есть ход луча 2 после преломления (на рисунке обозначен как 2').

Построение хода луча 3

1. Чтобы построить падающий луч 3 для заданного преломлённого луча 3', воспользуемся свойством фокальной плоскости. Согласно этому свойству, пучок параллельных лучей, падающих на линзу, после преломления собирается в одной точке, лежащей в фокальной плоскости (эта точка называется побочным фокусом).

2. Верно и обратное утверждение: лучи, выходящие из одной точки фокальной плоскости, после преломления в линзе распространяются параллельным пучком. Найдём точку $S$, в которой преломлённый луч 3' пересекает фокальную плоскость, построенную на предыдущем шаге.

3. Направление, в котором распространялся падающий параллельный пучок лучей, задаётся побочной оптической осью. Это луч, который проходит через оптический центр линзы $O$ (точка пересечения линзы с главной оптической осью) и побочный фокус $S$. Такой луч проходит через линзу, не преломляясь.

4. Следовательно, искомый падающий луч 3 должен быть параллелен этой побочной оптической оси (линии $OS$). Проводим через точку падения луча 3' на линзу прямую, параллельную линии $OS$ (и направленную к линзе). Это и будет искомый падающий луч 3.

Итоговое построение показано на рисунке ниже:

Ответ:

Ход лучей 2' (преломленный) и 3 (падающий), а также фокальная плоскость (синяя пунктирная линия) построены на приведенном выше рисунке в соответствии с правилами геометрической оптики. Луч 2' показан красным цветом, а луч 3 — зелёным.