Задание 21 ЕГЭ по физике · A83085
Смещение изображения при установке пластинки
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
После прохождения через собирающую линзу параллельный оси луч направляется к главному фокусу линзы. Без пластинки все такие лучи пересекаются в фокусе, который является изображением удалённого источника.
f=const
На первой границе плоскопараллельной пластинки луч переходит из воздуха в стекло. Поскольку показатель преломления стекла больше показателя преломления воздуха, луч отклоняется к нормали: его угол к нормали уменьшается согласно закону Снеллиуса.
n1sinα=nsinβ,n>n1
Внутри пластинки сходящийся луч поэтому смещается к главной оптической оси на меньшую величину, чем в воздухе. На второй границе луч выходит из стекла в воздух и отклоняется от нормали. Так как грани пластинки параллельны, вышедший луч параллелен лучу, который шёл бы без пластинки, но имеет боковое смещение.
Пластинка расположена между линзой и фокусом, поэтому после её установки каждый сходящийся луч оказывается дальше от оси, чем без пластинки, на том же расстоянии от линзы. Для продолжения луча в прежнем направлении требуется большее расстояние, чтобы он достиг оси.
Следовательно, лучи после пластинки пересекутся дальше от линзы. Изображение удалённого источника сместится от линзы, то есть фокусирующее расстояние системы увеличится.
На рисунке нужно показать: до установки пластинки лучи сходятся в исходном фокусе; после установки пластинки в ней лучи преломляются к нормали, после выхода идут параллельно соответствующим исходным направлениям, но пересекают главную оптическую ось в точке, расположенной дальше от линзы.
f=const
На первой границе плоскопараллельной пластинки луч переходит из воздуха в стекло. Поскольку показатель преломления стекла больше показателя преломления воздуха, луч отклоняется к нормали: его угол к нормали уменьшается согласно закону Снеллиуса.
n1sinα=nsinβ,n>n1
Внутри пластинки сходящийся луч поэтому смещается к главной оптической оси на меньшую величину, чем в воздухе. На второй границе луч выходит из стекла в воздух и отклоняется от нормали. Так как грани пластинки параллельны, вышедший луч параллелен лучу, который шёл бы без пластинки, но имеет боковое смещение.
Пластинка расположена между линзой и фокусом, поэтому после её установки каждый сходящийся луч оказывается дальше от оси, чем без пластинки, на том же расстоянии от линзы. Для продолжения луча в прежнем направлении требуется большее расстояние, чтобы он достиг оси.
Следовательно, лучи после пластинки пересекутся дальше от линзы. Изображение удалённого источника сместится от линзы, то есть фокусирующее расстояние системы увеличится.
На рисунке нужно показать: до установки пластинки лучи сходятся в исходном фокусе; после установки пластинки в ней лучи преломляются к нормали, после выхода идут параллельно соответствующим исходным направлениям, но пересекают главную оптическую ось в точке, расположенной дальше от линзы.
Пример ответа
Изображение удалённого источника сместится дальше от линзы: его расстояние до линзы увеличится.
Источник: Открытый банк ФИПИ A83085
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.