Задание №13 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
С помощью собирающей линзы получено изображение А1В1 предмета АВ
(см. рисунок). Как изменятся яркость изображения и оптическая сила линзы, если закрыть чёрной бумагой верхнюю половину линзы?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) | увеличится |
2) | уменьшится |
3) | не изменится |
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Правильный ответ
23
Пояснение
Решение.
Для решения данной задачи проанализируем физические процессы, происходящие при формировании изображения линзой и при изменении её открытой площади.
1. Яркость изображения.
Изображение каждой точки предмета создаётся за счёт всех световых лучей, исходящих от этой точки и попадающих на поверхность линзы. Линза собирает этот широкий пучок лучей в одну точку на экране (в точку или ).
Если закрыть верхнюю половину линзы чёрной бумагой, то количество световой энергии (число лучей), проходящих через линзу от каждой точки предмета к соответствующей точке изображения, уменьшится ровно в два раза. При этом само изображение останется целым, так как нижняя часть линзы по-прежнему преломляет лучи от всех точек предмета, но плотность светового потока станет меньше. Следовательно, яркость изображения уменьшится (цифра 2).
2. Оптическая сила линзы.
Оптическая сила линзы — это физическая величина, характеризующая преломляющую способность линзы. Она определяется формулой:
, где — фокусное расстояние.
Фокусное расстояние линзы зависит исключительно от её геометрической формы (радиусов кривизны поверхностей) и показателя преломления материала, из которого она изготовлена. Закрытие части линзы непрозрачным экраном (бумагой) не меняет ни кривизну её поверхностей, ни химический состав стекла. Таким образом, фокусное расстояние и оптическая сила линзы не изменятся (цифра 3).
Вывод:
Яркость изображения уменьшится (2), а оптическая сила линзы останется прежней (3).
Ответ: 23
Источник: ФИПИ