Вариант 5, страница 86 - гдз по физике 9 класс дидактические материалы Марон, Марон

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

Условие.

1. Почему, находясь в лодке, трудно попасть копьём в рыбу, плавающую невдалеке?

2. Постройте изображение предмета $AB$ в линзе (рис. 117). Охарактеризуйте изображение.

3. Чем отличаются друг от друга линзы с оптическими силами $+2$ дптр и $-2$ дптр соответственно?

Рис. 117

Решение.

1. Находясь в лодке, трудно попасть копьём в рыбу из-за явления преломления света на границе двух сред: воды и воздуха. Свет, отражённый от рыбы, при переходе из воды (более плотная оптическая среда) в воздух (менее плотная среда) преломляется, то есть изменяет своё направление. Из-за этого наблюдателю в лодке кажется, что рыба находится выше (ближе к поверхности), чем на самом деле. Это видимое положение рыбы является её мнимым изображением. Чтобы поразить рыбу, необходимо целиться ниже её видимого положения, что требует опыта и делает задачу сложной.

Ответ: Трудность заключается в явлении преломления света на границе воды и воздуха, из-за которого видимое положение рыбы не совпадает с её реальным положением – рыба кажется расположенной ближе к поверхности.

2. Для построения изображения предмета AB в собирающей линзе (на рисунке она обозначена символом с направленными наружу стрелками) необходимо провести из верхней точки предмета B два луча:

1. Луч, идущий параллельно главной оптической оси. После прохождения через линзу он преломится и пройдёт через главный фокус F за линзой.

2. Луч, проходящий через оптический центр линзы. Этот луч не преломляется и сохраняет своё направление.

Точка B', в которой эти два луча пересекутся после линзы, будет изображением точки B. Опустив перпендикуляр из точки B' на главную оптическую ось, получим точку A', которая является изображением точки A. Отрезок A'B' — искомое изображение предмета AB.

Характеристика полученного изображения: так как предмет расположен между фокусом F и двойным фокусным расстоянием 2F, его изображение будет:

• Действительным (образовано пересечением самих лучей, а не их продолжений).
• Перевёрнутым (расположено по другую сторону от главной оптической оси).
• Увеличенным (размер изображения больше размера предмета).

Ответ: Изображение предмета AB является действительным, перевёрнутым, увеличенным.

3. Дано:

Оптическая сила первой линзы $D_1 = +2$ дптр

Оптическая сила второй линзы $D_2 = -2$ дптр

Найти:

Отличия между линзами.

Решение:

Основное отличие линз заключается в их типе, который определяется знаком оптической силы $\text{D}$.

1. Тип линзы. Линза с положительной оптической силой ($D_1 = +2$ дптр) является собирающей. Линза с отрицательной оптической силой ($D_2 = -2$ дптр) является рассеивающей.

2. Фокусное расстояние. Фокусное расстояние $\text{F}$ связано с оптической силой формулой $F = 1/D$. Рассчитаем его для каждой линзы:

Для первой линзы: $F_1 = 1 / D_1 = 1 / 2 = +0.5$ м.

Для второй линзы: $F_2 = 1 / D_2 = 1 / (-2) = -0.5$ м.

Фокусные расстояния линз одинаковы по модулю, но имеют противоположные знаки, что и характеризует их как собирающую (положительный фокус) и рассеивающую (отрицательный фокус).

3. Действие на свет и создаваемые изображения.

Собирающая линза преобразует параллельный пучок света в сходящийся и может создавать как действительные, так и мнимые изображения.

Рассеивающая линза преобразует параллельный пучок света в расходящийся и для действительного предмета всегда создаёт мнимое, прямое и уменьшенное изображение.

Ответ: Линза с оптической силой +2 дптр является собирающей с фокусным расстоянием +0.5 м, а линза с оптической силой -2 дптр — рассеивающей с фокусным расстоянием -0.5 м. Они отличаются типом, знаком фокусного расстояния, действием на световые лучи и характером создаваемых изображений.