Номер 10, страница 48, часть 3 - гдз по физике 9 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 3. Глава 8. Оптика. Параграф 48. Построение изображений, создаваемых тонкими собирающими линзами - номер 10, страница 48.

Условие.

10. На рис. 59 показаны положение мнимого изображения $S'$ точечного источника света, главная оптическая ось $\text{AB}$, оптический центр $\text{O}$ и один из главных фокусов $\text{F}$ тонкой собирающей линзы. Укажите на рисунке положения главной и фокальных плоскостей линзы, а также положение источника $\text{S}$.

Рис. 59

Решение.

Положения главной и фокальных плоскостей линзы

По определению, главная плоскость тонкой линзы — это плоскость, перпендикулярная главной оптической оси $AB$ и проходящая через ее оптический центр $O$. На схеме это будет вертикальная прямая, проходящая через точку $O$.
Фокальные плоскости также перпендикулярны главной оптической оси и проходят через главные фокусы линзы. В задаче дан передний фокус $F$. Задний фокус $F'$ для тонкой линзы находится на том же расстоянии от оптического центра, что и передний, но с противоположной стороны, то есть точка $F'$ симметрична точке $F$ относительно $O$. Соответственно, передняя фокальная плоскость — это вертикальная прямая, проходящая через $F$, а задняя фокальная плоскость — вертикальная прямая, проходящая через $F'$.

Ответ: Главная плоскость линзы — это прямая, проходящая через точку $O$ перпендикулярно главной оптической оси $AB$. Фокальные плоскости — это две прямые, перпендикулярные оси $AB$ и проходящие через передний фокус $F$ и задний фокус $F'$, который симметричен $F$ относительно $O$.

Положение источника S

Положение источника $S$ можно найти, используя построение хода характерных лучей. Поскольку изображение $S'$ мнимое, оно образуется на пересечении продолжений преломленных лучей. Для нахождения объекта $S$ выполним обратное построение.
1. Луч, проходящий через оптический центр $O$, не преломляется. Это значит, что источник $S$, его мнимое изображение $S'$ и оптический центр $O$ лежат на одной прямой. Проведем прямую через точки $S'$ и $O$.
2. Луч, падающий на линзу так, что после преломления он идет параллельно главной оптической оси $AB$, до преломления должен был пройти через передний фокус $F$. Продолжение преломленного луча должно проходить через мнимое изображение $S'$. Для построения проведем из $S'$ прямую, параллельную оси $AB$, до ее пересечения с главной плоскостью линзы в точке $P$. Затем соединим точку $P$ с передним фокусом $F$.
Точка пересечения построенных прямых ($S'O$ и $PF$) и есть искомое положение источника света $S$.

Построение показано на рисунке ниже.

Ответ: Источник $S$ находится в точке пересечения прямой, проходящей через мнимое изображение $S'$ и оптический центр $O$, и прямой, соединяющей передний фокус $F$ с точкой $P$, где $P$ – это точка на главной плоскости, в которой ее пересекает прямая, проведенная через $S'$ параллельно главной оптической оси.