НОФ 2011, III кръг (национален), 7. клас — Задача 3. Къде е лещата? Къде е огледалото?
Олимпиада по физика 2011, Национален кръг, Кърджали — тема за 7 клас · 30 април 2011 г. · 10 т.
Условие
Част 1. Къде е лещата?
Дадена е главната оптична ос на една събирателна леща. Когато наблюдаваме източника през лещата, виждаме образа . Чрез геометрични построения намерете местата на центъра на лещата и нейните фокуси и . [3 т.] Опишете образа с три прилагателни. [1 т.]

Част 2. Къде е огледалото?
Дадена е главната оптична ос на едно вдлъбнато сферично огледало. Когато наблюдаваме източника в огледалото, виждаме образа . Чрез геометрични построения намерете местата на оптичния център на огледалото и неговия връх . [5 т.] Опишете образа с три прилагателни. [1 т.]

Преначертайте фигурите в листата с вашите решения. Номерирайте и опишете с думи последователността на геометричните построения, които правите. Представете ясни чертежи.
Решение
Част 1. Къде е лещата?
1. Построяваме права, минаваща през точките и . Тя пресича главната оптична ос в точка , която е центърът на лещата. [1 т.]
2. Построяваме права, минаваща през точката и перпендикулярна на главната оптична ос . Това е равнината на лещата. [0,5 т.]
3. Построяваме права, успоредна на главната оптична ос и минаваща през т. . [0,5 т.] Тя пресича равнината на лещата в точка . След пречупване на лъча , продължението на пречупения лъч трябва да премине през образа , а самият лъч - през фокуса . Следователно фокусът е пресечната точка на правите и . [0,5 т.]
4. Фокусът се намира на същото разстояние от лещата както и фокуса , т.е. . [0,5 т.]
Образът е прав, уголемен и недействителен. [1 т.]

Част 2. Къде е огледалото?
1. Построяваме права, минаваща през точките и . Този светлинен лъч след отражение минава пак през т. , следователно пада перпендикулярно върху огледалото и правата пресича главната оптична ос в точка , която е центърът на огледалото. [1 т.]
2. Трябва да намерим втори лъч, отразен от огледалото. Може да се използва специална точка на огледалото – върхът на огледалото. Падналият и отразеният лъч в тази точка сключват равни ъгли с главната оптична ос. [0,5 т.] Освен това продължението на отразения лъч трябва да минава през образа . [0,5 т.] Следователно търсим точка (върхът на огледалото), такава, че правите и да сключват равни ъгли с главната оптична ос . Тази точка може да се намери чрез допълнително построение. Построявяме отсечка , като лежи симетрично на спрямо . [1 т.]
3. Построяваме правата . [1 т.] Тя пресича в търсената точка - връх на огледалото. Това е така, защото триъгълниците и са еднакви, следователно и ъглите и са равни. [1 т.]
Образът е прав, уголемен и недействителен. [1 т.]

Оригинал в Архива: NOF3_2011_7problems.pdf · официални решения: NOF3_2011_7solutions.pdf