Всем привет! Вы на канале физика и про физику.
Про физику я знаю много, и не понаслышке, а вот когда захотела начать - долго думала... Думала, и придумала - а начну - ка я... с середины! Впереди ЕГЭ - важный этап, и хочется вам чуть-чуть помочь его преодолеть. Начну делиться тем, что знаю и умею, а дальше буду ориентироваться на ваши запросы, дорогие читатели)!
Геометрическая оптика - тот раздел физики, который оказывается в положении вечно недоученного. В восьмом классе по программе в апреле и мае месяце - да какая там оптика! Весна-праздники-мероприятия-конец года. Все, просвистела мимо! В 9 классе - кусок геометрической оптики посреди дебрей электродинамики вообще выглядит чужеродно, и проскакивается также "с посвистом" - для ОГЭ ж не почти не надо... В 11 классе – «ну, вы это уже выучили в восьмом, просто повторим»… И никто, естественно, ничего не понял. Впереди ЕГЭ – а вы не представляете, как действовать, чтобы победить задачи по этой теме, и забрать баллы. Надо? Поехали!
Начнем с определения: собирающие и рассеивающие линзы. Ну, здравый смысл подсказывает, что собирающая линза – собирает, а рассеивающая – рассеивает. Почему это так, я расскажу позже, а пока примем, как факт. Изображают линзы на схеме, как правило, вертикально, но это не точно). Давайте пока вертикально:
Откуда эти рожки-ножки в обозначениях я тоже расскажу, но не сейчас. Выберем для начала собирающую линзу, это проще. При решении задач стоит понять, что построение изображений ведется от опорных лучей. Нулевой опорный луч, без которого никак – это главная оптическая ось (ГОО)! Ее проводят через центр линзы, перпендикулярно ей, ее плоскости. Это луч, который в линзе не преломляется, а просто чешет себе вперед, как будто линзы на пути нет.
У обеих линз есть фокус (F). Это такая хитрая точка, куда сходятся сами лучи или их продолжения. Расстояние от линзы до этой точки называют фокусным, и обозначают так же, как и точку – буквой F.
Выберем простой пример, модель предмета, например, горящая свеча, и стоит она ногой на этой самой главной оптической оси параллельно плоскости линзы. Как построить изображение? Воспользуемся еще тремя (!) опорными лучами. Фишка: те, кто слышал, что их три – поздравляю, вы неплохо поработали вместе с учителем! Те, кто не слышал – разбираемся. Первый опорный луч – это луч, испущенный или отраженный от предмета параллельно главой оптической оси. Он преломляется собирающей линзой через фокус. Рисуем.
Второй опорный луч – это луч, проходящий от предмета через оптический центр линзы, точку пересечения плоскости линзы и главной оптической оси. Это и есть ПОБОЧНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ ОСЬ. У нее много применений, но пока – это просто опорный луч.
Рисуем его на первой картинке до пересечения с первым. И, вуаля – у нас есть точка – изображение точки предмета. Так как предмет у нас параллелен линзе, то получить полное его изображение очень просто – из полученной точки опускаемся (ну, или поднимаемся), к главной оптической оси по кратчайшей. Все, мы победили! Построили изображение.
Где применить? При решении, например, вот этого
Требуется определить значение фокусного расстояния линзы. Смотрим на рисунок и видим, что номер 1 – опорный луч, параллельный главной оптической оси, значит, он преломляется через фокус и пересекает главную оптическую ось в этой точке. От линзы она на четыре клетки правее. Зная масштаб на одну клетку, мы легко эту задачу победим. Второй луч, кстати, на рисунке – вообще не опорный, построением не вышел! И нам для решения он не нужен.
Третий опорный луч от предмета идет через ближний к нему фокус и попадает на линзу. После линзы он становится параллельным главной оптической оси. Как правило, о нем забывают… Действительно, зачем вести третий луч в точку пересечения двух первых?
А давайте поступим так: возьмем лист картона, и закроем линзу наполовину, верхнюю ее часть. ИИИИ, загнанный в ловушку «Двух Лучей» мозг говорит, что изображение исчезло! Нечему же пересекаться! Но нет, ничего подобного. Ведь линза на самом деле сферически симметричный объект трехмерного мира, а не полосочка на картинке.
Поэтому лучей линза собирает бесконечное множество. Закрыв ее половину, мы просто получим более тусклое изображение предмета. Фишка: почему же мы не рисуем тогда в задачах все лучи? Да потому, что неудобно, и лениво)! Двух опорных, как правило, вполне достаточно.
Хотите продолжать? Пишите комментарии...