Номер 14, страница 24 - гдз по физике 9 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. ТЗ-11. Световые явления. Электромагнитные волны - номер 14, страница 24.

Условие.

14. Перед двояковыпуклой линзой находится предмет AB (рис. 23). Постройте изображение предмета AB, даваемого линзой с фокусным расстоянием $\text{F}$, для случаев а–г. Охарактеризуйте каждое изображение.

Рис. 23

Решение.

Решение

Для построения изображения предмета в двояковыпуклой (собирающей) линзе необходимо построить изображение его крайних точек, например, точки А. Изображение точки B, лежащей на главной оптической оси, также будет лежать на этой оси. Для построения изображения точки А обычно используют два из трёх так называемых «удобных» лучей:

1. Луч, проходящий через оптический центр линзы, который не преломляется.

2. Луч, идущий параллельно главной оптической оси, который после преломления в линзе проходит через её задний главный фокус.

3. Луч, проходящий через передний главный фокус, который после преломления в линзе идёт параллельно главной оптической оси.

Точка пересечения этих лучей (или их продолжений) после преломления в линзе даст изображение точки А.

Характеристики изображения: действительное (если образовано пересечением самих лучей) или мнимое (если образовано пересечением продолжений лучей); прямое или перевёрнутое; увеличенное, уменьшенное или в натуральную величину.

а)

Предмет АВ расположен между фокусом $\text{F}$ и оптическим центром линзы. Для построения изображения точки А проведём два луча: один — параллельно главной оптической оси, который после преломления пройдёт через задний фокус $\text{F}$; второй — через оптический центр линзы, который не изменит своего направления. За линзой эти лучи расходятся. Их продолжения в обратную сторону (влево от линзы) пересекутся в точке A'. Опустив перпендикуляр из A' на главную оптическую ось, получим изображение A'B'.

Изображение является мнимым (т.к. образовано продолжениями лучей), прямым (неперевёрнутым) и увеличенным. Такой случай соответствует работе лупы.

Ответ: Изображение мнимое, прямое, увеличенное.

б)

Предмет АВ расположен в фокусе линзы ($\text{F}$). Построим изображение, используя те же два луча от точки А. Луч, параллельный главной оптической оси, после преломления пройдёт через задний фокус $\text{F}$. Луч, проходящий через оптический центр, не преломляется. После прохождения через линзу эти два луча становятся параллельными друг другу и никогда не пересекаются (ни сами лучи, ни их продолжения).

В этом случае говорят, что изображение формируется в бесконечности.

Ответ: Изображение формируется в бесконечности.

в)

Предмет АВ расположен между фокусом $\text{F}$ и двойным фокусом $\text{2F}$. Проведём от точки А луч, параллельный главной оптической оси (после преломления он пройдёт через задний фокус $\text{F}$), и луч через оптический центр. Эти лучи пересекутся за линзой в точке A'. Так как изображение образовано пересечением самих преломлённых лучей, оно является действительным. Опустив перпендикуляр из A' на главную оптическую ось, получим изображение A'B', которое находится за двойным фокусным расстоянием $\text{2F}$.

Изображение является действительным, перевёрнутым и увеличенным. Такой принцип используется в проекционных аппаратах.

Ответ: Изображение действительное, перевёрнутое, увеличенное.

г)

Предмет АВ расположен в двойном фокусе $\text{2F}$. Построение аналогично предыдущим случаям. Луч от точки А, параллельный главной оптической оси, после преломления пройдёт через задний фокус $\text{F}$. Луч, проходящий через оптический центр, не преломляется. Преломлённые лучи пересекутся в точке A'. Изображение A'B' будет находиться точно в двойном фокусе $\text{2F}$ с другой стороны линзы.

Изображение является действительным, перевёрнутым и равным по величине предмету (в натуральную величину).

Ответ: Изображение действительное, перевёрнутое, в натуральную величину.