РУҚА
23

Шешімі: Изображения источников в линзе

ЕГЭ · Физика · Тапсырма 23 · Геометрическая оптика
ЖоғарыФИПИ89370BТолық шешім≈ 15 минутТалдау 10 қадам
Условие

Два точечных источника света находятся на главной оптической оси тонкой собирающей линзы на расстоянии $L = 1\ \text{м}$ друг от друга. Линза находится между ними. Расстояние от линзы до одного из источников $x = 20\ \text{см}$. Изображения обоих источников получились в одной точке. Найдите оптическую силу линзы. Постройте на отдельных рисунках изображения двух источников в линзе, указав ход лучей.

Тапсырманы ашып, өзіңіз шешіңіз
Дальше ответЕгер әлі шешіп жатсаңыз – кеңестерден бастаңыз: олар жауапқа жетелейді, бірақ оны ашпайды.
К подсказкам

Шешім по шагам

10 қадам
1

Расстояние от линзы до второго источника равно разности расстояния между источниками и расстояния до первого источника:

$$a_2 = L-x = 1-0{,}20 = 0{,}80\ \text{м}$$
2

Так как источники расположены по разные стороны линзы, для совпадения изображений выбираем случай $x < f < L-x$. Изображение первого источника является мнимым и находится с той же стороны линзы, что и первый источник, а изображение второго источника является действительным и находится с противоположной стороны от второго источника.

3

Запишем координаты изображений относительно линзы. Для первого источника:

$$y_1=\frac{f x}{x-f}$$
4

Для второго источника координата изображения имеет противоположный знак:

$$y_2=-\frac{f(L-x)}{L-x-f}$$
5

Изображения совпадают, поэтому $y_1=y_2$. После сокращения на $f$ получаем:

$$\frac{x}{x-f}=-\frac{L-x}{L-x-f}$$
6

Подставим значения $x=0{,}20\ \text{м}$ и $L-x=0{,}80\ \text{м}$:

$$\frac{0{,}20}{0{,}20-f}=-\frac{0{,}80}{0{,}80-f}$$
7

Шешім уравнения:

$$0{,}20(0{,}80-f)=-0{,}80(0{,}20-f),\quad 0{,}32=0{,}60f,\quad f=0{,}533\ \text{м}$$
8

Оптическая сила собирающей линзы равна:

$$D=\frac{1}{f}=\frac{1}{0{,}533}\approx 1{,}875\ \text{дптр}$$
9

Для первого построения нужно провести из источника луч, параллельный главной оптической оси: после линзы он идёт через дальний фокус. Второй луч направляют через оптический центр линзы; он не преломляется. Продолжения преломлённых лучей пересекаются в мнимом изображении первого источника.

Для второго построения проводят луч, параллельный главной оптической оси: после линзы он проходит через фокус на противоположной стороне. Второй луч проводят через оптический центр линзы. Преломлённые лучи пересекаются в действительном изображении второго источника, совпадающем с первым изображением.

Жауап

Оптическая сила линзы $D \approx 1{,}875\ \text{дптр}$, или примерно $1{,}9\ \text{дптр}$.

Бұл жауап талдау нәтижесінде алынды, бірақ банктің ресми кілтімен тексерілген жоқ — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Принимают расстояние до второго источника равным $0{,}80\ \text{м}$, но не учитывают, что источники находятся по разные стороны линзы.

Используют формулу тонкой линзы без учёта знака мнимого изображения.

Считают, что оба изображения должны быть действительными; в данной конфигурации одно изображение мнимое.

Забывают, что оптическая сила выражается в диоптриях и равна $D=1/f$ при $f$ в метрах.

Закрепить приёмВ теме «Геометрическая оптика» ещё 114 тапсырма — жауабымен және дәл осындай талдауымен.
Жаттығу

Тапсырманы қалай шешу керек 23 ЕГЭ, физика

Бұл есептің талдауы келесіге бөлінген: 10 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Жауап есептеулердің жанында келтірілген, олардың орнына емес.

Задача из темы «Геометрическая оптика»: в ней 115 задач, и у каждой есть такой же разбор. Тіркеу қажет емес.