Вариант 4, страница 86 - гдз по физике 9 класс дидактические материалы Марон, Марон

Самостоятельные работы. СР-15. Преломление света. Линзы - страница 86.

Условие.

1. Почему выпуклые оптические линзы называют зажигательными стёклами, а к вогнутым линзам это название не применяется?

2. Постройте изображение предмета $AB$ в линзе (рис. 116). Охарактеризуйте изображение.

3. Фокусное расстояние линзы $F = 10 \text{ см}$. Какая это линза? Какова её оптическая сила?

Решение.

1. Почему выпуклые оптические линзы называют зажигательными стёклами, а к вогнутым линзам это название не применяется?

Выпуклые оптические линзы, также известные как собирающие линзы, обладают свойством преломлять параллельные лучи света (например, солнечные) таким образом, что после прохождения через линзу они сходятся (собираются) в одной точке. Эта точка называется главным фокусом линзы.

Когда на выпуклую линзу падает пучок параллельных солнечных лучей, вся энергия света, прошедшего через линзу, концентрируется в небольшой области в фокусе. Эта концентрация энергии приводит к значительному повышению температуры в данной точке. Если в фокус линзы поместить легковоспламеняющийся материал, например, сухую бумагу или траву, он может нагреться до температуры воспламенения и загореться. Именно из-за этой способности концентрировать солнечные лучи и зажигать предметы выпуклые линзы получили название "зажигательные стёкла".

Вогнутые линзы, напротив, являются рассеивающими. Параллельные лучи света, проходя через вогнутую линзу, не собираются в одной точке, а наоборот, расходятся, рассеиваются. Если продолжить эти рассеянные лучи в обратном направлении, они сойдутся в мнимом фокусе, расположенном с той же стороны линзы, откуда падает свет. Поскольку вогнутая линза рассеивает световую энергию, а не концентрирует её, она не может создать точку с высокой температурой и, следовательно, не может использоваться для зажигания предметов.

Ответ: Выпуклые линзы называют зажигательными, так как они собирают параллельные солнечные лучи в одной точке (фокусе), концентрируя энергию и вызывая возгорание. Вогнутые линзы, наоборот, рассеивают лучи, поэтому не могут сконцентрировать энергию для зажигания.

2. Постройте изображение предмета АВ в линзе (рис. 116). Охарактеризуйте изображение.

К сожалению, в вопросе отсутствует сам рисунок 116, поэтому невозможно построить изображение для конкретно заданной ситуации. Однако можно описать общий принцип построения изображения в линзе и привести пример.

Для построения изображения точки предмета в тонкой линзе обычно используют два из трёх "удобных" лучей:
1. Луч, идущий параллельно главной оптической оси, после преломления в линзе проходит через её задний главный фокус (для собирающей линзы) или его продолжение проходит через передний мнимый фокус (для рассеивающей линзы).
2. Луч, проходящий через оптический центр линзы, не преломляется и не меняет своего направления.
3. Луч, проходящий через передний главный фокус линзы (для собирающей), после преломления идёт параллельно главной оптической оси.

Изображение точки находится на пересечении этих преломлённых лучей (или их продолжений). Построив изображения крайних точек предмета (например, A и B), можно построить изображение всего предмета.

Пример построения для собирающей линзы, когда предмет AB находится между фокусом (F) и двойным фокусом (2F):
1. Из точки A (верхняя точка предмета) проводим луч, параллельный главной оптической оси, до пересечения с линзой. После преломления этот луч пройдёт через задний фокус F'.
2. Из той же точки A проводим второй луч через оптический центр линзы O. Этот луч не изменит своего направления.
3. Точка A' (изображение точки A) будет находиться на пересечении этих двух преломлённых лучей. Она окажется за двойным фокусным расстоянием с другой стороны линзы.
4. Опустив перпендикуляр из точки A' на главную оптическую ось, получим точку B'. Изображение предмета — это отрезок A'B'.

Характеристика полученного изображения в данном примере будет следующей: действительное (так как получено на пересечении самих лучей, а не их продолжений), перевёрнутое (находится с противоположной стороны от оптической оси относительно предмета) и увеличенное (размер A'B' больше размера AB).

Ответ: Поскольку рисунок 116 не предоставлен, точное построение и характеристика невозможны. Характеристики изображения (действительное/мнимое, прямое/перевёрнутое, увеличенное/уменьшенное) зависят от типа линзы и положения предмета относительно её фокуса.

3. Фокусное расстояние линзы F = 10 см. Какая это линза? Какова её оптическая сила?

Дано:

Фокусное расстояние $F = 10$ см.

$F = 10 \text{ см} = 0.1 \text{ м}$

Найти:

Тип линзы — ?
Оптическая сила $\text{D}$ — ?

Решение:

По условию, фокусное расстояние линзы $\text{F}$ — положительная величина ($F = +10$ см). По принятому соглашению, положительное фокусное расстояние имеют собирающие (выпуклые) линзы. Рассеивающие (вогнутые) линзы имеют отрицательное фокусное расстояние. Следовательно, данная линза является собирающей.

Оптическая сила линзы $\text{D}$ — это величина, обратная её фокусному расстоянию $\text{F}$, выраженному в метрах. Она вычисляется по формуле:

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

Подставим в формулу значение фокусного расстояния в системе СИ (в метрах):

$D = \frac{1}{0.1 \text{ м}} = 10 \text{ дптр}$

Оптическая сила линзы измеряется в диоптриях (дптр).

Ответ: Это собирающая (выпуклая) линза. Её оптическая сила равна 10 дптр.