Номер 3, страница 201 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Ответь на вопросы. § 42. Плоское зеркало. Глава 3. Световые явления. Электромагнитные волны - номер 3, страница 201.

3. Почему на верхнем рисунке (см. рис. 142) горят обе свечи, а на нижнем только одна? Как проводится этот опыт и что он доказывает?

На верхнем рисунке показан классический оптический опыт с собирающей линзой. "Обе свечи горят" — это оптическая иллюзия. На самом деле горит только одна свеча, которая является источником света (предметом). Собирающая линза, установленная перед ней, формирует действительное изображение пламени этой свечи. В то место, где лучи сходятся и создают изображение, помещена вторая, незажженная свеча. Таким образом, наблюдатель видит первую, действительно горящую свечу, и вторую свечу, на фитиле которой сформировано яркое изображение пламени первой, из-за чего кажется, что она тоже горит.

На нижнем рисунке горит только одна (первая) свеча. Это означает, что изображение по какой-то причине не формируется. Наиболее вероятная причина — прерывание хода световых лучей. Это могло произойти, если между горящей свечой и линзой или саму линзу закрыли непрозрачным экраном, который заблокировал свет. В результате лучи не достигают точки формирования изображения, и оптическая иллюзия исчезает.

Как проводится этот опыт:

1. На оптической скамье устанавливают источник света (горящую свечу) и собирающую линзу. Расстояние от свечи до линзы $d_o$ должно быть больше фокусного расстояния линзы $f$, то есть $d_o > f$.
2. С другой стороны линзы помещают экран и перемещают его до получения четкого, перевернутого изображения пламени.
3. Затем экран убирают, а на его место ставят вторую, незажженную свечу так, чтобы ее фитиль оказался точно в месте, где ранее было четкое изображение.

Что доказывает этот опыт:

Этот опыт доказывает, что собирающая линза может формировать действительное изображение предмета. Действительное изображение образуется в точке реального пересечения световых лучей, его можно спроецировать на экран и увидеть в пространстве. Также опыт демонстрирует, что для предметов, расположенных за фокусом, собирающая линза дает перевернутое изображение.

Ответ: На верхнем рисунке одна свеча горит по-настоящему, а вторая кажется горящей, так как на ее фитиле собирающей линзой сфокусировано действительное изображение пламени первой свечи. На нижнем рисунке горит только одна свеча, потому что ход лучей света, формирующих изображение, прерван (например, непрозрачным экраном), и иллюзия исчезает. Опыт доказывает способность собирающей линзы формировать действительное, перевернутое изображение.

4. Изображение, полученное в данном опыте с помощью собирающей линзы, имеет следующие характеристики:

• Действительное. Изображение является действительным, так как оно образовано сходящимися лучами света и его можно получить на экране (или на фитиле второй свечи).
• Перевернутое. Так как предмет (свеча) находится на расстоянии от линзы большем, чем фокусное ($d_o > f$), то его изображение всегда будет перевернутым.
• Увеличенное, уменьшенное или в натуральную величину. Размер изображения зависит от положения предмета относительно двойного фокусного расстояния ($2f$):
  • если $f < d_o < 2f$ — изображение увеличенное;
  • если $d_o = 2f$ — изображение в натуральную величину;
  • если $d_o > 2f$ — изображение уменьшенное.
  Без данных о конкретных расстояниях в опыте (с рис. 142) нельзя точно указать размер.

Ответ: Изображение, полученное с помощью собирающей линзы, является действительным, перевернутым. В зависимости от расстояния от свечи до линзы оно может быть увеличенным, уменьшенным или равным предмету по размеру.