Экран расположен в фокальной плоскости собирающей линзы с фокусным расстоянием 10 см. По другую сторону линзы в ее фокусе находится точечный источник света, который в некоторый момент начинает удаляться от линзы с постоянным ускорением 4 м/с^2. Через какой промежуток времени после начала движения радиус светлого пятна на экране уменьшится в 6 раз?
Для решения данной задачи нужно воспользоваться формулой для определения размера изображения при движении источника света:
m = - d_i / d_o,
где m - увеличение изображения, d_i - расстояние от линзы до изображения, d_o - расстояние от линзы до объекта.
Сначала найдем увеличение изображения, когда источник света находится в фокусе линзы:
m_0 = -f / f = -1.
Когда источник света начнет двигаться с ускорением, расстояние от него до линзы будет меняться с ускорением:
d_o = 0.5at^2,
где a = 4 м/с^2 - ускорение, t - время.
Так как у нас источник света удаляется от линзы, то расстояние d_o будет увеличиваться, а значит значение m будет уменьшаться:
6 = 1 / m = - d_i / d_o = - d_i / 0.5at^2.
Отсюда можно найти расстояние d_i:
6 = -d_i / (0.5 4 t^2),
3 = - d_i / (2t^2),6t^2 = d_i.
Теперь подставим это значение в формулу для увеличения изображения:
6 = -d_i / 0.5at^2,
6 = -6t^2 / 0.5 4 t^2,
m = -1.
Из этого следует, что промежуток времени после начала движения, когда радиус светлого пятна на экране уменьшится в 6 раз, равен 1 секунде.