Тема 1. Основные положения геометрической оптики.

Раздел 1.3. Оптическая сила оптической системы. Увеличение оптической системы. Линза. Формула тонкой линзы. Зеркала и линзы. Ивариант Аббе.

Цель занятия: проработка вопросов, связанных с основными понятиями геометрической оптики.

Студентам необходимо усвоить такие понятия, как оптическая сила оптической системы, увеличение оптической системы; научиться строить и рассчитывать ход лучей в оптических системах, определять оптическую силу и увеличение оптических систем.

Задание на занятие: решение практических задач на нахождение фокусных расстояний линз, оптической силы и увеличения оптических систем.

Список задач для решения в аудитории и для домашних заданий:

1. Расстояние между предметом и экраном см. Линза, помещенная между ними, дает четкое изображение предмета в двух положениях, расстояние между которыми равно см. Определить увеличение изображения для обоих положений линзы и фокусное расстояние линзы .

2. С помощью тонкой собирающей стеклянной линзы с показателем преломления =1,5 получено действительное изображение предмета на расстоянии 10 см от линзы. После того, как предмет и линзу поместили в воду, не меняя расстояния между ними, изображение получилось на расстоянии 60 см от линзы. Найти фокусное расстояние линзы в воздухе, если показатель преломления воды =4/3.

3. Определить положение главных плоскостей и фокусные расстояния системы двух тонких линз, расстояние между которыми l = 10см и фокусные расстояния которых равны ±5см, соответственно.

4. Параллельно главной оптической оси собирающей линзы с фокусным расстоянием движется точечный источник света. На каком расстоянии от линзы он окажется в тот момент, когда скорость изображения его в линзе будет равна по величине скорости источника? Расстояние от главной оптической оси до источника .

5. Вогнутая сторона вогнуто-выпуклой линзы посеребрена. Свет от небольшого источника падает на выпуклую сторону линзы и, отражаясь от посеребренного слоя, дает изображение источника по ту же сторону линзы. На каком расстоянии от линзы нужно поместить источник для того, чтобы изображение совпало с самим источником? Фокусное расстояние линзы см, а радиус вогнутой поверхности см.

Задачи для самостоятельного решения

1. Воздушная полость в стекле имеет форму плосковыпуклой линзы. Найдите фокусное расстояние стеклянной линзы, если известно, что фокусное расстояние стеклянной линзы, совпадающей по форме с полостью, равно в воздухе F₀.

2. Из плоскопараллельной стеклянной пластинки изготовили три линзы. Фокусное расстояние линз 1 и 2, сложенных вместе, равно –F₁, фокусное расстояние линз 2 и 3 равно – F₂. Определите фокусное расстояние каждой линзы.

3. Между предметом и экраном, положения, которых неизменны, помещают тонкую собирающую линзу. Перемещением линзы находят два положения, при которых на экране образуется четкое изображение предмета. Найти поперечный размер предмета, если при одном положении линзы размер изображения h₁=2мм, а при другом – h₂ = 4,5мм.

4. Н айти оптическую силу и фокусные расстояния для а) тонкой стеклянной линзы в жидкости n₀=1,7, если ее опт. сила в воздухе Ф₀ = -5дптр, б) тонкой симметричной двояковыпуклой стеклянной линзы (n₀=1,5), с одной стороны которой находится воздух, а с другой – вода, если опт. сила этой линзы в воздухе Ф₀=10дптр.

5. В вогнутое зеркало радиусом см налит тонкий слой воды (показатель преломления воды ). Определить фокусное расстояние этой системы.

6. Труба Кеплера наведена на Солнце, фокусное расстояние объектива равно см, окуляра см от экрана. На расстоянии см от окуляра расположен экран. При каком расстоянии между объективом и окуляром на экране получится четкое изображение Солнца? Чему равен диаметр этого изображения? Угловой диаметр Солнца .

Практическое занятие №4