С помощью собирающей линзы на экране получают чёткое изображение свечи при двух положениях линзы, расстояние между которыми 50 см. Найдите оптическую силу линзы, если свеча находится на расстоянии 2,5 м от экрана.
от

1 Ответ

дано:
- расстояние между положениями линзы (d) = 50 см = 0.5 м
- расстояние от свечи до экрана (L) = 2.5 м

найти:
оптическая сила линзы (F)

решение:

Пусть f1 и f2 — фокусные расстояния линзы в первом и втором положениях соответственно.

Согласно формуле для оптической системы, имеем:

1/f1 + 1/f2 = 1/L.

Также известно, что:

f2 = f1 - d.

Подставим это значение во второе уравнение:

1/f1 + 1/(f1 - d) = 1/L.

Теперь подставим известные значения:

d = 0.5 м, L = 2.5 м:

1/f1 + 1/(f1 - 0.5) = 1/2.5.

Умножаем обе стороны на f1(f1 - 0.5):

(f1 - 0.5) + f1 = f1(f1 - 0.5)/(2.5).

Упрощаем:

2f1 - 0.5 = f1^2/2.5 - 0.5f1/2.5.

Переносим все в одну сторону:

f1^2/2.5 - 0.5f1 - 0.5 = 0.

Умножим на 2.5 для устранения знаменателя:

f1^2 - 1.25f1 - 1.25 = 0.

Теперь решим это квадратное уравнение с помощью дискриминанта:

D = b^2 - 4ac = (-1.25)^2 - 4 * 1 * (-1.25) = 1.5625 + 5 = 6.5625.

Находим корни уравнения:

f1 = [1.25 ± √6.5625] / 2.

Для упрощения вычисляем √6.5625 ≈ 2.56:

f1 = (1.25 ± 2.56) / 2.

Итак, получаем два возможных значения f1:

1. f1 = (1.25 + 2.56) / 2 ≈ 1.905 м,
2. f1 = (1.25 - 2.56) / 2 (отрицательное значение, не учитываем).

Теперь найдем f2:

f2 = f1 - d = 1.905 - 0.5 = 1.405 м.

Теперь можем найти фокусное расстояние F:

F = (f1 * f2) / (f1 + f2).

F = (1.905 * 1.405) / (1.905 + 1.405) ≈ 1.205 м.

Оптическая сила линзы (P) рассчитывается как:

P = 1/F.

P = 1/1.205 ≈ 0.829 диоптрий.

ответ:
Оптическая сила линзы приблизительно равна 0.829 диоптрий.
от