Два одинаковых стержня расположены перпендикулярно главной оптической оси тонкой собирающей линзы на расстояниях d1 = 15 см и d2 = 75 см от линзы. Фокусное расстояние линзы F = 40 см. Определите высоту изображения первого стержня, если высота изображения второго стержня H2 = 15 см.
от

1 Ответ

Дано:
- Расстояние от линзы до первого стержня d1 = 15 см = 0.15 м (переведем в СИ)
- Расстояние от линзы до второго стержня d2 = 75 см = 0.75 м (переведем в СИ)
- Фокусное расстояние линзы F = 40 см = 0.4 м (переведем в СИ)
- Высота изображения второго стержня H2 = 15 см = 0.15 м (переведем в СИ)

Найти:
- Высоту изображения первого стержня H1

Решение:

Сначала найдем увеличение для второго стержня с использованием формулы тонкой линзы:

1/F = 1/d2 + 1/d2',

где d2' – расстояние от линзы до изображения второго стержня.

Перепишем формулу как:

1/d2' = 1/F - 1/d2.

Теперь подставим известные значения:

1/d2' = 1/0.4 - 1/0.75.

Посчитаем дроби:

1/0.4 = 2.5,
1/0.75 ≈ 1.33.

Теперь подставим значения:

1/d2' = 2.5 - 1.33 = 1.17.

Теперь найдем d2':

d2' = 1 / 1.17 ≈ 0.854 м.

Теперь, зная расстояние до изображения второго стержня, найдем увеличение для второго стержня:

Г2 = H2 / h,

где h – высота предмета (в данном случае она одинаковая для обоих стержней).

Используем формулу увеличения в отношении первого и второго стержней:

Г1 / Г2 = d1' / d2'.

Сначала найдем d1' для первого стержня:

1/F = 1/d1 + 1/d1',
где d1' – расстояние от линзы до изображения первого стержня.

Перепишем уравнение:

1/d1' = 1/F - 1/d1.

Подставим известные значения:

1/d1' = 1/0.4 - 1/0.15.

Сосчитаем дроби:

1/0.4 = 2.5,
1/0.15 ≈ 6.67.

Теперь подставим:

1/d1' = 2.5 - 6.67 = -4.17.

Теперь найдем d1':

d1' = 1 / -4.17 ≈ -0.24 м.

Теперь можем найти отношение увеличений:

Г1 / Г2 = d1' / d2'
Г1 = Г2 * (d1' / d2').

Подставим значения:

Г1 = 15 * (-0.24 / 0.854) ≈ -4.23.

Теперь найдем высоту изображения первого стержня:

H1 = Г1 * h.

Так как h — это высота одного из стержней, так как они идентичны, H1 можно выразить через H2:

H1 = (-4.23 * 15) / 15 = -4.23 см.

Ответ:
Высота изображения первого стержня составляет приблизительно -4.23 см (знак минус указывает на перевернутое изображение).
от