2. Построить изображение, даваемое собирающей линзой, когда предмет находится между фокусом и двойным фокусом (F < d < 2F). Дать характеристику изображения. (рис.159 учебника)

3. Построить изображение, даваемое собирающей линзой, когда предмет находится между фокусом и линзой (d < F). Дать характеристику изображения. (рис.160 учебника)

4. Построить изображение, даваемое рассеивающей линзой, когда предмет находится между фокусом и двойным фокусом (F < d < 2F). Дать характеристику изображения. (рис.161 учебника)

Показать ответ

Ответ:

dimysisdimysis

07.06.2020 08:25

Сдвинем всю картинку так, чтобы начальная точка оказалась в начале координат. Это ни на что не влияет. Дальше под координатами я буду понимать сразу сдвинутые координаты.

Известно, что траектория (если не учитывать сопротивление воздуха и прочие прелести реальной жизни) параболическая. Забудем о физике и найдём уравнения траекторий, проходящих через начало координат и заданную точку.

$y_n=-a x_n^2+b x_n\\b=\dfrac{y_n+ax_n^2}{x_n}$

Парабола выпукла вверх, поэтому чтобы вся она была выше какого-то отрезка, достаточно проверить концы этого отрезка. Условие того, что парабола выше какой-то точки:

$-ax_i^2+bx_i\geqslant y_i$

Подставляем значение b и получается линейное неравенство:

$ax_i(x_n-x_i)\geqslant y_i-y_n\cdot\dfrac{x_i}{x_n}\\a\geqslant \dfrac{{y_i}/x_i-y_n/x_n}{x_n-x_i}$

Выписываем такие неравенство для всех точек, решение имеет вид

$a\geqslant\max\limits_{i1}\left(\dfrac{{y_i}/x_i-y_n/x_n}{x_n-x_i}\right)=a^*$

Подставив t из $x=v_{0x}t$ в $y=v_{0y}t-gt^2/2$ , получаем, что

$y(t)=-at^2+bt=-\dfrac{g}{2v_{0x}^2}t^2+\dfrac{v_{0y}}{v_{0x}}t$

Выражаем компоненты начальной скорости:

$v_{0x}^2=\dfrac g{2a}\\v_{0y}^2=b^2v_{0x}^2=\dfrac g{2a}\cdot\left(ax_n+\dfrac{y_n}{x_n}\right)^2$

Квадрат начальной скорости равен

$v_0^2=v_{0x}^2+v_{0y}^2=\dfrac g{2a}+\dfrac g{2a}\cdot\left(ax_n+\dfrac{y_n}{x_n}\right)^2$

Его нужно минимизировать. Это можно сделать при производной или численно. Производная даст ответ, что минимальное значение $v_0^2=gy_n+g\sqrt{x_n^2+y_n^2}$ достигается при

$a^{**}=\dfrac{\sqrt{x_n^2+y_n^2}}{x_n^2}$ a

Если $a^*\leqslant a^{**}$ , то ответ - корень из $gy_n+g\sqrt{x_n^2+y_n^2}$ , иначе - корень из

$\dfrac g{2a^*}+\dfrac g{2a^*}\cdot\left(a^* x_n+\dfrac{y_n}{x_n}\right)^2$

0,0(0 оценок)

Ответ:

Prostoy23

29.12.2020 12:33

1. Преломление света на границе двух сред нашло широкое практическое воплощение в оптических устройствах, которые называются линзами. Все они построены так, что могут изменять конфигурацию световых пучков и направление распространения световых лучей, в частности собирать в точку (собирающие линзы) или делать их рассеивающими (рассеивающие линзы). Благодаря этому можно получить изображения предметов на экране или в глазу человека.

Для построения изображений при линз учитывают характерные точки и линии этих оптических устройств, а также особенности прохождения световых лучей сквозь них. Прямую, которая соединяет центры сферических поверхностей, которые ограничивают линзу, называют главной оптической осью линзы. На ней находится фокус линзы, то есть точка, в которой сходятся световые лучи, параллельные главной оптической оси, или продолжения лучей расходящихся пучков в рассеивающих линзах (рис. 1). Рассеивающие линзы имеют мнимый фокус, поэтому они не образуют изображений на экране. Полученное с их изображение является результатом действия расходящихся лучей от рассеивающей линзы на хрусталик глаза, благодаря чему образуется своеобразная оптическая система, которая создает изображение предмета в глазу.

Для построения изображения любого предмета как правило пользуются двумя-тремя лучами, выходящих из произвольной точки тела и направленных в определенных характерных для линзы направлениях. Один из таких лучей, направленный параллельно главной оптической оси; после преломления он пересекает ось в фокусе линзы (рис. 2). Второй луч, проходящий через фокус, после преломления в линзе становится параллельным главной оптической оси. Третьим лучом можно выбрать тот, что проходит через оптический центр линзы и не преломляется. Все они пересекутся в точке S', которая воспроизводит изображение выбранного участка тела.
Существуют определенные правила построения изображений, полученных с линз, когда предмет занимает различные положения относительно нее.
1. Предмет находится между фокусом и двойным фокусом линзы (рис. 3). Направляем два характерных луча (один - параллельный главной оптической оси, второй - через фокус) и получаем изображение предмета, которое находится справа от линзы за двойным фокусом. Оно является действительным, обратным и увеличенным.
2. Предмет находится в двойном фокусе линзы (рис. 3). Направляем те самые два характерных луча - параллельный главной оптической оси и через фокус - и получаем изображение предмета справа от линзы, симметрично к ней, также в точке двойного фокуса. Оно будет действительным, перевернутым и по размеру равен предмету.
3. Предмет находится за двойным фокусом линзы (рис. 4). Направляем на линзу два характерных луча, которые пересекаются в точке, которая находится справа от линзы между фокусом и двойным фокусом. Изображение предмета будет действительным, перевернутым и уменьшенным.
4. Предмет находится перед фокусом линзы (рис. 4). Направляем на линзу два характерных луча - параллельный главной оптической оси и через оптический центр линзы. После преломления эти лучи становятся расходящимися. Поэтому продолжим их до пересечения в точке, которая находится с той же стороны от линзы, что и предмет, - слева. В таком случае получим изображение предмета, которое будет мнимым. прямым и увеличенным.
В формулу тонкой линзы входят: фокусное расстояние F, расстояние от предмета к линзе d и расстояние от изображения предмета к линзе f
$\frac{1}{F}= \frac{1}{d} + \frac{1}{f}$
Если F или f мнимые, то в формуле следует записывать их со знаком "-"

2. Оптическая сила линзы:
D = $\frac{1}{F}$ = ( $\frac{n1}{n2}$ -1)*( $\frac{1}{R1} + \frac{1}{R2}$ )
n1 и n2 - показатели преломления относительно среде и материалу линзы ;
R1 и R2 - радиусы сферических поверхностей линз.

Тогда собирательная линза может стать рассеивающей, если ее поместить в среду с показателем преломления, большим, чем показатель преломления линзы.

Линейное увеличение линзы:
K = $\frac{h}{H} = \frac{f}{d}$
H и h - высота относительно предмета и изображения.
49 (возможно ещё +25) нужно кратко дать понятия терминам, охарактеризовать, желательно с рисунками (