Номер 11, страница 54, часть 3 - гдз по физике 9 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 3. Глава 8. Оптика. Параграф 49. Построение изображений, создаваемых тонкими рассеивающими линзами - номер 11, страница 54.

Условие.

11. На рис. 70 показан ход одного из лучей, идущего от точечного источника света $\text{S}$ и проходящего через тонкую рассеивающую линзу. Штрихпунктирной линией показана главная оптическая ось $\text{AB}$ этой линзы. Укажите на рисунке положения главной и фокальных плоскостей линзы, а также положение изображения $S'$ источника.

Рис. 70

Решение.

Найти:

Указать на рисунке положение главной плоскости линзы, фокальных плоскостей линзы и положение изображения S' источника.

Решение:

Для определения положений искомых элементов необходимо выполнить последовательность геометрических построений, основываясь на правилах прохождения лучей через тонкую рассеивающую линзу.

Положение главной плоскости линзы

Главная плоскость тонкой линзы — это плоскость, в которой происходит преломление лучей света. На данном рисунке мы видим, что луч, исходящий из источника S, меняет свое направление в одной точке. Проведем через эту точку излома прямую, перпендикулярную главной оптической оси AB. Эта прямая и будет являться главной плоскостью линзы. Точка пересечения главной плоскости с главной оптической осью называется оптическим центром линзы O.

Положение фокальных плоскостей

Фокальная плоскость — это плоскость, проходящая через главный фокус линзы перпендикулярно главной оптической оси. Для ее нахождения воспользуемся следующим свойством: луч, падающий на линзу параллельно некоторой побочной оптической оси, после преломления распространяется так, что его продолжение в обратную сторону проходит через точку пересечения этой побочной оси с фокальной плоскостью.

Выполним построение:

1. Проведем через оптический центр O прямую, параллельную падающему лучу. Эта прямая является побочной оптической осью.

2. Продолжим преломленный луч в обратном направлении (в сторону, откуда пришел свет).

3. Точка F_s, в которой пересекаются продолжение преломленного луча и побочная оптическая ось, лежит в фокальной плоскости.

4. Проведем через точку F_s прямую, перпендикулярную главной оптической оси AB. Эта прямая является передней фокальной плоскостью. Точка ее пересечения с главной оптической осью — это передний главный фокус F.

5. Задняя фокальная плоскость и задний главный фокус F' располагаются симметрично передним относительно главной плоскости линзы.

Положение изображения S' источника

Изображение точечного источника света находится в точке, где пересекаются все лучи (или их продолжения), вышедшие из источника и прошедшие через линзу. Для построения изображения достаточно двух лучей.

1. Первый луч и его ход после преломления уже даны в условии задачи. Изображение S' должно лежать на продолжении преломленного луча в обратную сторону.

2. В качестве второго луча построим луч, идущий из источника S через оптический центр линзы O. Такой луч проходит через линзу без изменения своего направления.

3. Точка S', где пересекаются луч, прошедший через оптический центр, и продолжение преломленного луча, и есть искомое мнимое изображение источника S.

Все выполненные построения наглядно представлены на рисунке ниже.

Ответ: Положения главной и фокальных плоскостей линзы, а также положение мнимого изображения S' источника S определяются с помощью геометрических построений, описанных в решении и показанных на рисунке. Главная плоскость проходит через точку излома луча перпендикулярно главной оптической оси. Фокальная плоскость определяется с помощью построения побочной оптической оси, параллельной падающему лучу. Изображение S' находится на пересечении луча, проходящего через оптический центр линзы, и продолжения преломленного луча.