Физика 8 клаcc с полным решением Стрелка, расположенная перпендикулярно главной оптической оси, находится на расстоянии 30 см от рассеивающей линзы с фокусным расстоянием 20 см. Сразу за рассеивающей линзой на той же оптической оси устанавливают собирающую линзу с фокусным расстоянием 10 см. Каким было и каким стало изображение стрелки (действительное или мнимое, прямое или перевёрнутое, увеличенное или уменьшенное)? Во сколько раз изменится размер изображения стрелки
Для решения задачи сначала определим изображение стрелки, формируемое рассеивающей линзой, а затем изображение, формируемое собирающей линзой.
Шаг 1: Рассеивающая линза
Дано:
Фокусное расстояние рассеивающей линзы f1=−20 f_1 = -20 f1=−20 см отрицательное,таккаклинзарассеивающаяотрицательное, так как линза рассеивающаяотрицательное,таккаклинзарассеивающая.Расстояние до предмета d1=30 d_{1} = 30 d1=30 см.
Формула для линзы:
1f=1d<em>1+1d</em>i
\frac{1}{f} = \frac{1}{d<em>{1}} + \frac{1}{d</em>{i}} f1=d<em>11+d</em>i1
где di d_{i} di — расстояние до изображения.
Подставляем известные значения:
1−20=130+1di
\frac{1}{-20} = \frac{1}{30} + \frac{1}{d_{i}} −201=301+di1
Знак отрицательного значения di d_{i} di указывает на то, что изображение мнимое находитсястойжестороны,чтоипредметнаходится с той же стороны, что и предметнаходитсястойжестороны,чтоипредмет.Мнимое изображение получается правым. Чтобы найти увеличения: K<em>1=d</em>id1=−1230=−0.4
K<em>{1} = \frac{d</em>{i}}{d_{1}} = \frac{-12}{30} = -0.4 K<em>1=d1d</em>i=30−12=−0.4Шаг 2: Собирающая линза
Следующее изображение, образованное собирающей линзой, будет предметом для неё. Расстояние до него: d1,2=30 см−12 см=18 см
d_{1,2} = 30 \, \text{см} - 12 \, \text{см} = 18 \, \text{см} d1,2=30см−12см=18см
Дано:
Фокусное расстояние собирающей линзы f2=10 f_{2} = 10 f2=10 см.Расстояние до предмета d1,2=18 d_{1,2} = 18 d1,2=18 см.
Формула для собирающей линзы:
1f<em>2=1d</em>1,2+1di,2
\frac{1}{f<em>{2}} = \frac{1}{d</em>{1,2}} + \frac{1}{d_{i,2}} f<em>21=d</em>1,21+di,21
Действительное или мнимое: мнимое.Прямое или перевёрнутое: прямое.Увеличение: 0.4 уменьшенноеуменьшенноеуменьшенное.
Второе изображение действительноедействительноедействительное:
Действительное или мнимое: действительное.Прямое или перевёрнутое: перевёрнутое.Увеличение: 1.25 увеличенноеувеличенноеувеличенное.
Размер изображения в итоге изменится в: K<em>общ=K</em>1⋅K2=(−0.4)⋅(1.25)=−0.5
K<em>{\text{общ}} = K</em>{1} \cdot K_{2} = (-0.4) \cdot (1.25) = -0.5 K<em>общ=K</em>1⋅K2=(−0.4)⋅(1.25)=−0.5
Ответ
Изображение было мнимым уменьшенное,прямоеуменьшенное, прямоеуменьшенное,прямое и стало действительным увеличенным,перевёрнутымувеличенным, перевёрнутымувеличенным,перевёрнутым в 0.5 раз получилосьуменьшенноеизображениеполучилось уменьшенное изображениеполучилосьуменьшенноеизображение.
Для решения задачи сначала определим изображение стрелки, формируемое рассеивающей линзой, а затем изображение, формируемое собирающей линзой.
Шаг 1: Рассеивающая линзаДано:
Фокусное расстояние рассеивающей линзы f1=−20 f_1 = -20 f1 =−20 см отрицательное,таккаклинзарассеивающаяотрицательное, так как линза рассеивающаяотрицательное,таккаклинзарассеивающая.Расстояние до предмета d1=30 d_{1} = 30 d1 =30 см.Формула для линзы: 1f=1d<em>1+1d</em>i \frac{1}{f} = \frac{1}{d<em>{1}} + \frac{1}{d</em>{i}}
f1 =d<em>11 +d</em>i1 где di d_{i} di — расстояние до изображения.
Подставляем известные значения: 1−20=130+1di \frac{1}{-20} = \frac{1}{30} + \frac{1}{d_{i}}
−201 =301 +di 1
Выразим 1d<em>i \frac{1}{d<em>{i}} d<em>i1 :
1d</em>i=1−20−130 \frac{1}{d</em>{i}} = \frac{1}{-20} - \frac{1}{30}
d</em>i1 =−201 −301
Приведем дроби к общему знаменателю:
1di=−360−260=−560=−112 \frac{1}{d_{i}} = \frac{-3}{60} - \frac{2}{60} = \frac{-5}{60} = \frac{-1}{12}
di 1 =60−3 −602 =60−5 =12−1
Таким образом, di=−12 d_{i} = -12 di =−12 см.
Характеристики изображения:
Знак отрицательного значения di d_{i} di указывает на то, что изображение мнимое находитсястойжестороны,чтоипредметнаходится с той же стороны, что и предметнаходитсястойжестороны,чтоипредмет.Мнимое изображение получается правым. Чтобы найти увеличения:K<em>1=d</em>id1=−1230=−0.4 K<em>{1} = \frac{d</em>{i}}{d_{1}} = \frac{-12}{30} = -0.4
K<em>1=d1 d</em>i =30−12 =−0.4Шаг 2: Собирающая линза
Следующее изображение, образованное собирающей линзой, будет предметом для неё. Расстояние до него:
d1,2=30 см−12 см=18 см d_{1,2} = 30 \, \text{см} - 12 \, \text{см} = 18 \, \text{см}
d1,2 =30см−12см=18см
Дано:
Фокусное расстояние собирающей линзы f2=10 f_{2} = 10 f2 =10 см.Расстояние до предмета d1,2=18 d_{1,2} = 18 d1,2 =18 см.Формула для собирающей линзы: 1f<em>2=1d</em>1,2+1di,2 \frac{1}{f<em>{2}} = \frac{1}{d</em>{1,2}} + \frac{1}{d_{i,2}}
f<em>21 =d</em>1,21 +di,2 1
Подставляем значения: 110=118+1di,2 \frac{1}{10} = \frac{1}{18} + \frac{1}{d_{i,2}}
101 =181 +di,2 1
Приведем дроби к общему знаменателю:
1di,2=110−118=9−590=490=245 \frac{1}{d_{i,2}} = \frac{1}{10} - \frac{1}{18} = \frac{9 - 5}{90} = \frac{4}{90} = \frac{2}{45}
di,2 1 =101 −181 =909−5 =904 =452
Таким образом:
di,2=22.5 см d_{i,2} = 22.5 \, \text{см}
di,2 =22.5см
Характеристики второго изображения:
di,2 d_{i,2} di,2 положительное, значит изображение действительное. Изображение перевернуто.Теперь вычислим увеличения:K<em>2=d</em>i,2d1,2=22.518=1.25 K<em>{2} = \frac{d</em>{i,2}}{d_{1,2}} = \frac{22.5}{18} = 1.25
K<em>2=d1,2 d</em>i,2 =1822.5 =1.25Общий итог
Первое изображение мнимоемнимоемнимое:
Действительное или мнимое: мнимое.Прямое или перевёрнутое: прямое.Увеличение: 0.4 уменьшенноеуменьшенноеуменьшенное.Второе изображение действительноедействительноедействительное:
Действительное или мнимое: действительное.Прямое или перевёрнутое: перевёрнутое.Увеличение: 1.25 увеличенноеувеличенноеувеличенное.Размер изображения в итоге изменится в:
ОтветK<em>общ=K</em>1⋅K2=(−0.4)⋅(1.25)=−0.5 K<em>{\text{общ}} = K</em>{1} \cdot K_{2} = (-0.4) \cdot (1.25) = -0.5
K<em>общ=K</em>1⋅K2 =(−0.4)⋅(1.25)=−0.5
Изображение было мнимым уменьшенное,прямоеуменьшенное, прямоеуменьшенное,прямое и стало действительным увеличенным,перевёрнутымувеличенным, перевёрнутымувеличенным,перевёрнутым в 0.5 раз получилосьуменьшенноеизображениеполучилось уменьшенное изображениеполучилосьуменьшенноеизображение.