Задание 21 ЕГЭ по физике · 81C2D3
Смещение изображения линзой
На тонкую собирающую линзу от удалённого источника падает пучок параллельных лучей (см. рисунок). Как изменится положение изображения источника, создаваемого линзой, если между линзой и её фокусом поставить плоскопараллельную стеклянную пластинку с показателем преломления n (на рисунке положение пластинки отмечено пунктиром)? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали. Сделайте рисунок, поясняющий ход лучей до и после установки плоскопараллельной стеклянной пластинки.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Без пластинки параллельные главной оптической оси лучи после прохождения собирающей линзы сходятся в её главном фокусе F.
На первой границе плоскопараллельной пластинки луч преломляется к нормали, так как показатель преломления стекла больше показателя преломления воздуха. На второй границе луч выходит из стекла и преломляется от нормали.
Поскольку грани пластинки параллельны, угол выхода луча равен углу падения на пластинку. Поэтому вышедший луч параллелен лучу, падавшему на пластинку, но смещён относительно него. Боковое смещение определяется соотношением d=tsin(i−r)cosr, где t — толщина пластинки, а i и r — углы падения и преломления.
Для верхнего луча смещение происходит вверх относительно его первоначальной траектории, а для нижнего — вниз. После линзы эти лучи идут по новым прямым, параллельным прежним, и пересекают главную оптическую ось дальше от линзы.
Следовательно, плоскопараллельная пластинка, установленная между линзой и фокусом, отодвигает изображение удалённого источника от линзы: оно образуется за первоначальным фокусом F. Изображение остаётся действительным.
На первой границе плоскопараллельной пластинки луч преломляется к нормали, так как показатель преломления стекла больше показателя преломления воздуха. На второй границе луч выходит из стекла и преломляется от нормали.
Поскольку грани пластинки параллельны, угол выхода луча равен углу падения на пластинку. Поэтому вышедший луч параллелен лучу, падавшему на пластинку, но смещён относительно него. Боковое смещение определяется соотношением d=tsin(i−r)cosr, где t — толщина пластинки, а i и r — углы падения и преломления.
Для верхнего луча смещение происходит вверх относительно его первоначальной траектории, а для нижнего — вниз. После линзы эти лучи идут по новым прямым, параллельным прежним, и пересекают главную оптическую ось дальше от линзы.
Следовательно, плоскопараллельная пластинка, установленная между линзой и фокусом, отодвигает изображение удалённого источника от линзы: оно образуется за первоначальным фокусом F. Изображение остаётся действительным.
Пример ответа
Изображение удалённого источника сместится дальше от линзы, за первоначальный фокус F. Пластинка не меняет направление вышедшего луча относительно падающего, но вызывает его боковое смещение вследствие преломления на двух параллельных границах.
Источник: Открытый банк ФИПИ 81C2D3
Похожие задания
21В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF21Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от…Равновесие капли в конденсаторе · 075D3921К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с…Зависимость тока от индуктивности · 0A303921На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его давления р…Переход из координат U–p в p–V · 0A953321Линзу удерживают на расстоянии 3 см от тетрадного листа с клетками, на котором нарисованы направленные в одну…Определение фокусного расстояния линзы · 0B795A21Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью С1 = 2С, С2 = С, С3 = 4С и С4 = 2С подключена к источнику…Энергия батареи конденсаторов · 0C59AA
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.