Номер 1, страница 217 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Глава 3. Световые явления. Электромагнитные волны. Параграф 45. Изображения, даваемые линзой. Упражнение 42 - номер 1, страница 217.

Условие.

1. Постройте изображения предмета в собирающей линзе и опишите их. Рассмотрите следующие случаи: а) предмет находится за двойным фокусом; б) предмет находится в точке двойного фокуса; в) предмет находится между фокусом и двойным фокусом; г) предмет находится между линзой и фокусом.

Решение.

Решение 2.

Для построения изображения предмета в тонкой собирающей линзе используются два из трех "удобных" лучей, исходящих из верхней точки предмета:

• луч, параллельный главной оптической оси, после преломления в линзе проходит через ее главный фокус;
• луч, проходящий через оптический центр линзы, не меняет своего направления;
• луч, проходящий через главный фокус перед линзой, после преломления идет параллельно главной оптической оси.

Изображение точки находится на пересечении преломленных лучей (действительное изображение) или их продолжений (мнимое изображение).

а) предмет находится за двойным фокусом ($d > 2F$)

Пусть предмет (стрелка AB) расположен на расстоянии $d$ от линзы, причем $d > 2F$. Для построения изображения его верхней точки B используем два луча. Первый луч идет от точки B параллельно главной оптической оси; после преломления в линзе он пройдет через задний главный фокус F'. Второй луч проведем через оптический центр линзы O; он не преломится. Точка B', где эти два луча пересекутся, и будет действительным изображением точки B. Опустив перпендикуляр из B' на главную оптическую ось, получим изображение A'B'.

Изображение A'B' находится между фокусом F' и двойным фокусом 2F' ($F < f < 2F$). Оно является действительным (так как образовано пересечением самих лучей), перевернутым и уменьшенным по сравнению с предметом.

Ответ: изображение действительное, перевернутое, уменьшенное, находится между фокусом и двойным фокусом ($F < f < 2F$).

б) предмет находится в точке двойного фокуса ($d = 2F$)

Предмет AB расположен в точке двойного фокуса. Построение выполняется аналогично предыдущему случаю. Луч из точки B, параллельный оси, после линзы проходит через фокус F'. Луч, проходящий через оптический центр O, не преломляется. Лучи пересекаются в точке B'.

Изображение A'B' формируется в точке двойного фокуса 2F' с другой стороны линзы ($f = 2F$). Оно действительное, перевернутое и равное по размеру предмету.

Ответ: изображение действительное, перевернутое, равное по размеру, находится в точке двойного фокуса ($f = 2F$).

в) предмет находится между фокусом и двойным фокусом ($F < d < 2F$)

Предмет AB расположен между точками F и 2F. Снова строим изображение точки B с помощью двух лучей: параллельного оси (проходит через F' после линзы) и проходящего через центр линзы O (не преломляется).

Изображение A'B' образуется за двойным фокусом 2F' ($f > 2F$). Оно является действительным, перевернутым и увеличенным.

Ответ: изображение действительное, перевернутое, увеличенное, находится за двойным фокусом ($f > 2F$).

г) предмет находится между линзой и фокусом ($d < F$)

Предмет AB расположен между линзой и ее передним фокусом F. Построим ход лучей. Луч из B, параллельный оси, после линзы проходит через F'. Луч из B через оптический центр O идет без преломления. За линзой эти два луча расходятся. Их пересечения нет, следовательно, действительного изображения не будет. Однако если продолжить преломленные лучи в обратную сторону (в пространство перед линзой), они пересекутся в точке B'. Это и будет мнимое изображение точки B.

Изображение A'B' находится с той же стороны от линзы, что и предмет. Оно является мнимым (образовано продолжениями лучей), прямым и увеличенным. Такой случай реализуется в лупе.

Ответ: изображение мнимое, прямое, увеличенное, находится с той же стороны от линзы, что и предмет.