Как меняется фокусное расстояние собирающей линзы из кварцевого стекла (n(k)=1.54), если её погрузить в воду (n(в)=1,33)?

Физика 11 класс Оптика фокусное расстояние собирающая линза кварцевое стекло погружение в воду Оптика преломление света индекс преломления физика 11 класс Новый

Чтобы понять, как изменится фокусное расстояние собирающей линзы из кварцевого стекла при погружении в воду, нам необходимо использовать формулу для фокусного расстояния линзы, которая зависит от показателей преломления материалов.

Шаг 1: Определим формулу для фокусного расстояния линзы.

Фокусное расстояние линзы можно определить по формуле:

1/f = (n2 - n1) / R

где:

• f - фокусное расстояние линзы;
• n1 - показатель преломления среды, в которой находится линза;
• n2 - показатель преломления материала линзы;
• R - радиус кривизны линзы (положительный для собирающей линзы).

Шаг 2: Определим показатели преломления.

В нашем случае:

• n(k) = 1.54 (показатель преломления кварцевого стекла);
• n(в) = 1.33 (показатель преломления воды).

Шаг 3: Найдем фокусное расстояние в воздухе.

Предположим, что линза изначально находится в воздухе (где n1 = 1). В этом случае формула будет выглядеть так:

1/f1 = (1.54 - 1) / R.

Таким образом, фокусное расстояние в воздухе:

f1 = R / (0.54).

Шаг 4: Найдем фокусное расстояние в воде.

Теперь, когда линза погружена в воду, n1 = 1.33. Подставим значения в формулу:

1/f2 = (1.54 - 1.33) / R.

Следовательно, фокусное расстояние в воде:

f2 = R / (0.21).

Шаг 5: Сравним фокусные расстояния.

Теперь сравним оба фокусных расстояния:

• f1 = R / 0.54 (в воздухе);
• f2 = R / 0.21 (в воде).

Мы видим, что 0.21 меньше 0.54, что означает, что:

• f2 < f1.

Это говорит о том, что фокусное расстояние линзы уменьшается при погружении в воду.

Итак, вывод:

Фокусное расстояние собирающей линзы из кварцевого стекла уменьшается, когда линза погружается в воду.