Вогнутое сферическое зеркало дает действительное изображение, которое в k1 = 4 раза меньше предмета. Если предмет передвинуть на расстояние l = 10 см ближе к зеркалу, то изображение останется действительным, но меньше предмета в k2 = 2 раза. Определите фокусное расстояние зеркала.
от

1 Ответ

дано:  
k1 = 4 (увеличение для первого случая),  
k2 = 2 (увеличение для второго случая),  
l = 10 см = 0.1 м (расстояние, на которое предмет передвинут ближе к зеркалу).

найти:  
фокусное расстояние F вогнутого зеркала.

решение:  
1. Для первого случая, когда увеличение k1 = 4:

Г = -d' / d, где d' - расстояние до изображения, а d - расстояние до предмета.  
Следовательно, d' = -k1 * d.

Поскольку d' действительное, то у нас будет d' = -4d.

2. Также известна формула для вогнутого зеркала:

1/F = 1/d + 1/d'.

Подставим значение d':

1/F = 1/d - 1/(4d).

3. Приведем дроби к общему знаменателю:

1/F = (4 - 1) / (4d) = 3 / (4d).

Таким образом,

F = 4d / 3.

4. Теперь рассмотрим второй случай. Предмет передвинут на 10 см ближе к зеркалу, значит новое расстояние до предмета:

d2 = d - 0.1.

5. Увеличение для второго случая:

k2 = -d'2 / d2, где d'2 - новое расстояние до изображения.

Следовательно, d'2 = -k2 * d2 = -2(d - 0.1).

6. Подставляем d'2 в формулу для вогнутого зеркала:

1/F = 1/d2 + 1/d'2.

Теперь подставим значения:

1/F = 1/(d - 0.1) + 1/[-2(d - 0.1)].

7. Приведем дроби к общему знаменателю и выразим:

1/F = [2 + 1] / [-2(d - 0.1)] = -3 / [2(d - 0.1)].

8. Таким образом, теперь мы имеем две формулы для F:

F = 4d / 3 и F = -2(d - 0.1) / 3.

9. Сравним обе формулы:

4d / 3 = -2(d - 0.1) / 3.

Умножим обе стороны на 3:

4d = -2(d - 0.1).

Раскроем скобки:

4d = -2d + 0.2.

Соберем все d на одной стороне:

4d + 2d = 0.2  
6d = 0.2  
d = 0.2 / 6 ≈ 0.0333 м.

10. Теперь подставим значение d в первую формулу для нахождения F:

F = 4d / 3 = 4(0.0333) / 3 ≈ 0.0444 м.

ответ:  
фокусное расстояние зеркала составляет приблизительно 0.0444 м или 4.44 см.
от