Задание №10 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
На рисунке показаны оптический центр и оптическая ось тонкой собирающей линзы, а также дано построение четырёх лучей 1–4 в линзе. Чему равна оптическая сила линзы?

Правильный ответ
6.25
Пояснение
Решение.
Для решения задачи проанализируем ход лучей в собирающей линзе, представленный на рисунке. Нам необходимо найти фокусное расстояние линзы, чтобы затем вычислить её оптическую силу.
1. Анализ хода лучей. Согласно правилам построения изображений в тонкой линзе, луч, идущий параллельно главной оптической оси, после преломления в собирающей линзе проходит через её задний фокус.
Рассмотрим луч 2 (красная линия). До линзы он идет параллельно главной оптической оси. После преломления в линзе он пересекает главную оптическую ось в некоторой точке. Эта точка пересечения и является фокусом линзы .
2. Определение фокусного расстояния. По рисунку видно, что масштаб сетки задан: одна клетка по горизонтали соответствует .
Отсчитаем расстояние от оптического центра линзы (точка ) до точки пересечения преломленного луча 2 с главной оптической осью. Это расстояние составляет 4 клетки.
Следовательно, фокусное расстояние равно:
.
3. Перевод в систему СИ. Для расчета оптической силы необходимо выразить фокусное расстояние в метрах:
.
4. Расчет оптической силы. Оптическая сила линзы — это величина, обратная фокусному расстоянию:
.
Подставим числовое значение:
.
Проверка по другим лучам: луч 3 (зеленый) проходит через передний фокус и после линзы идет параллельно оси. Расстояние от линзы до точки пересечения луча 3 с осью слева также равно 4 клеткам (), что подтверждает правильность определения фокусного расстояния.
Дано:
(размер одной клетки)
(количество клеток до фокуса)
------------------
Вычисления:
Ответ: 6,25 дптр
Источник: ФИПИ