Задачи › Ход лучей в линзах, построения

Линза и пучки лучей

  1. Линза и пучки лучей

    ВсОШ 2000/01, 11 кл.
    6/10

    Говорят, что в архиве Снеллиуса нашли рукопись с оптической схемой (рис. 70.11). От времени чернила выцвели, и на рисунке остались видны некоторые лучи из пучка параллельных лучей, падающих на идеальную тонкую линзу, и пучок лучей, выходящих из точки \(A\), находящейся в фокальной плоскости линзы. Из текста рукописи следовало, что путём изменения наклона линзы относительно падающего пучка Снеллиус добился того, что луч \(AB\), проходящий через край линзы, претерпел наибольшее возможное отклонение. Известно, что диаметр линзы равен двум дюймам (на схеме размер одной клетки равен 0,5 дюйма). Найдите построением по этим данным положения линзы и главной оптической оси.

    Рисунок

    Примечание. Линза называется идеальной, если любой пучок параллельных лучей после прохождения линзы собирается в её фокальной плоскости.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    Построение: \(C\) — точка на \(AB\), для которой \(CA = AO'\); линза параллельна \(C'O'\), её край — точка \(C\), центр \(O\) и главная оптическая ось \(OF\) находятся построением (см. решение).

    Решение

    Пусть \(\delta\) — угол наибольшего отклонения луча, прошедшего сквозь линзу, \(A\) — точка фокальной плоскости, \(O\) — оптический центр линзы, \(OC\) — её радиус (рис. 192).

    Рисунок

    Рассмотрим треугольник \(CAO\), высота которого равна фокусному расстоянию линзы. Угол \(A\) при вершине этого треугольника примет максимальное значение, когда \(CA = AO\). Заметим, что \(\angle CAO = \delta\), как накрест лежащие углы.

    Выполним необходимые построения на схеме из архива. Из точки \(A\) циркулем сделаем засечки на продолжении в сторону линзы луча \(AB\) и луча, проходящего через точку \(A\) параллельно падающему пучку. Пусть это будут точки \(C'\) и \(O'\); проведём через них прямую и отложим на этой прямой отрезок \(O'P\), равный радиусу линзы. Край линзы — это точка \(C\), которая расположена на пересечении прямой \(AB\) и прямой, параллельной \(AO'\) и проходящей через точку \(P\). Сама линза параллельна прямой \(C'O'\). Далее находим центр линзы \(O\) и главную оптическую ось \(OF\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи