НПСФ 2016, 8. клас — Задача 1. Лещи
Национално пролетно състезание по физика 2016, тема за 8. клас · 12 март 2016 г. · 10 т.
Условие
(задачи за построение – без формули)
Част I. Събирателна леща.
1. На фиг. 1 са отделени области пред и зад събирателна леща с фокусно разстояние . Чрез построение определете в коя област ( – разстояние от образа до лещата) се намира образът на предмет, ако самият предмет е на разстояние пред лещата:
а) ; б) ; в) .

[3 т.]
2. Точков източник на светлина е поставен върху главната оптична ос на събирателна леща.
а) В коя от означените на фиг. 1 области трябва да се намира източникът, за да съществуват точки (зони), от които да можем да наблюдаваме едновременно източника и неговия действителен образ? Направете чертеж, на който да се виждат тези зони.
б) При какво положение на източника няма нито една точка, от която да се наблюдават едновременно източникът и неговият образ? Направете чертеж. [4 т.]
Част II. Разсейвателна леща. (3 т.)
На фиг. 2. е показан ходът на лъча през разсейвателна леща. Чрез построение определете фокуса на лещата.

Полезна теория. Когато върху разсейвателна леща пада успореден сноп лъчи, който обаче не е успореден на главната оптична ос, продълженията на пречупените от лещата лъчи се събират в точка от фокалната равнина на лещата. Фокалната равнина е равнина, която преминава през фокуса на лещата и е перпендикулярна на главната оптична ос.
Решение
Част I.
1. Когато предметът е в област I, образът е в област V. [1 точка]
Когато предметът е в област II, образът е в област VI. [1 точка]
При , (фиг. 1). [1 точка]

2. а) Нека точковият източник И се намира на разстояние от лещата. Тогава . Разходящият сноп от лъчи, излизащ от образа О, е по-широк от снопа лъчи, преминал през лещата. Затова в пространството има област, в която лъчите от образа се пресичат от лъчите, които излизат от предмета и преминават извън лещата (защрихованите участъци на фиг. 2а). Ако окото на наблюдателя се намира в тази област, той ще вижда едновременно и източника, и неговия образ. [2 точки]

б) Когато източникът е на разстояние от лещата, неговият образ е на същото разстояние от другата страна на лещата (). Тогава крайните лъчи на двата снопа са успоредни и няма област, в която лъчи, излизащи от източника и преминаващи извън лещата, да се пресичат с лъчи, излизащи от образа (фиг. 2б). Ако , излизащият от образа сноп лъчи става още по-тесен и също не се пресича с лъчите от източника, преминаващи извън лещата. Следователно при няма нито една точка, от която точковият източник и неговият действителен образ да се наблюдават едновременно. [2 точки]
Част II.
Построяваме лъч, успореден на лъча , който преминава през центъра на лещата и не се пречупва (фиг. 3). Този лъч се пресича с продължението на пречупения лъч в точка от фокалната равнина на лещата. Спускаме перпендикуляр от точка към главната оптична ос. Той пресича оста в търсения фокус на лещата. [3 точки]

Оригинал в Архива: proletni_2016_8problems.pdf · официални решения: proletni_2016_8solutions.pdf