Обсуди с товарищами, страница 213 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Глава 3. Световые явления. Электромагнитные волны. Параграф 44. Линзы. Оптическая сила линзы. Ответь на вопросы - страница 213.

Условие.

Как, используя в качестве источника света Солнце, оценить фокусное расстояние собирающей линзы?

Решение.

Решение 2.

Для оценки фокусного расстояния собирающей линзы с помощью Солнца необходимо использовать тот факт, что Солнце является очень удаленным источником света. Из-за огромного расстояния до него (около 150 млн км) световые лучи, приходящие от Солнца на Землю, можно считать практически параллельным пучком.

Собирающая линза по определению преломляет параллельный пучок лучей, идущий вдоль ее главной оптической оси, так, что после прохождения через линзу все лучи собираются в одной точке — главном фокусе линзы ($F$).

Следовательно, для экспериментальной оценки фокусного расстояния нужно выполнить следующие действия:

1. Взять собирающую линзу и какой-либо экран (например, лист бумаги, картон или стену).
2. Направить линзу на Солнце так, чтобы солнечные лучи падали на нее перпендикулярно ее плоскости.
3. Разместить экран за линзой и, перемещая его вдоль главной оптической оси (приближая или удаляя от линзы), добиться получения на нем самого маленького, яркого и четкого изображения Солнца в виде светового пятна.
4. С помощью линейки измерить расстояние от оптического центра линзы до экрана, на котором получено наиболее резкое изображение. Это расстояние и будет являться искомым фокусным расстоянием линзы.

Теоретически этот метод обосновывается формулой тонкой линзы: $$ \frac{1}{d} + \frac{1}{f} = \frac{1}{F} $$ где $d$ — расстояние от объекта (Солнца) до линзы, $f$ — расстояние от линзы до изображения, а $F$ — фокусное расстояние. Поскольку объект (Солнце) находится очень далеко, расстояние $d$ можно считать бесконечно большим ($d \to \infty$). Тогда величина $\frac{1}{d}$ стремится к нулю. Формула упрощается до вида: $$ \frac{1}{f} \approx \frac{1}{F} $$ Из этого следует, что $f \approx F$. То есть расстояние от линзы до изображения очень удаленного объекта практически равно фокусному расстоянию.

Ответ: Необходимо направить линзу на Солнце и получить на расположенном за ней экране четкое изображение в виде маленького яркого пятна. Расстояние от центра линзы до экрана в этом случае будет равно фокусному расстоянию данной линзы.