Присоединиться

11 класс·высокий уровень

Линза изготовлена из стекла с показателем преломления $n_1 = 1,4$ и

Условие

Вдоль оптической оси тонкой выпуклой собирающей линзы распространяется в воздухе параллельный приосевой пучок света, собирающийся в точку справа от нее на расстоянии F₁. Линза изготовлена из стекла с показателем преломления n1=1,4n_1 = 1,4 и ограничена справа и слева сферическими поверхностями радиусами R1=15смR_1 = 15см На какое расстояние и в какую сторону сместится точка схождения лучей этого пучка, если заменить линзу на другую, с показателем преломления стекла n2=1,6n_2 = 1,6 и радиусами поверхностей R2=24смR_2 = 24см ? Положения обеих линз относительно пучка света одинаковые. Все углы падения и преломления можно считать малыми и использовать для них приближенную формулу sin⁡альфа≈альфа\sin альфа \approx альфа

Рисунок к задаче

Формат задания

Развёрнутый ответ: короткого ответа здесь нет — оценивается само рассуждение. Разбор откроется после входа.

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Параллельный приосевой пучок света после линзы сходится на ее оптической оси в фокусе линзы. Значит, для решения задачи надо найти связь фокусного расстояния F линзы с параметрами n и R, указанными в условии, с учетом данных там приближений.2. Пользуясь законом преломления света, сделаем чертеж хода одного луча из параллельного пучка на высоте h<меньшеRh < меньше R от оптической оси линзы. Вначале построим ход этого луча при преломлении на левой поверхности линзы, а затем — на правой (см. рисунок). Нормали к обеим поверхностям линзы в точках падения луча — это прямые, проведенные вдоль радиусов сфер через их центры и точки падения.3. Поскольку синус угла падения α луча на левую поверхность равен sin⁡альфа=hR<меньше1,\sin альфа = \frac{h}{R} < меньше 1, то все углы в законах преломления света можно считать малыми, и синусы этих углов можно заменить на сами углы: sin⁡альфаsin⁡бета≈альфабета=n,\frac{\sin альфа}{\sin бета} \approx \frac{альфа}{бета} = n, где бета — соответствующий угол преломления. При этом альфа=hR,альфа = \frac{h}{R} , бета=альфаn,бета = \frac{альфа}{n} , и луч при первом преломлении поворачивается на угол гамма=альфа–бета=альфа–альфаn=альфа(n–1)nгамма = альфа – бета = альфа – \frac{альфа}{n} = \frac{альфа ( n – 1 )}{n}

Осталось ещё 3 шага

  1. Можно считать, что на малой толщине тонкой…

  2. Из записанных соотношений следует, что дельта…

  3. Подставляя данные из условия задачи…

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «Электродинамика (расчетная задача высокого»