Lecție pentru bacalaureat · Fizică

Lentile subțiri

Clasa a XI-a

Ideile de bază pe scurt și, unde există, exercițiile din subiectele de BAC care le verifică. Lecția completă, animată, cu grile și exerciții corectate, e în aplicația Tomomi.

Pe scurt

Formulă

Formulă · Convergența

Convergența este inversul distanței focale, cu ff măsurat în metri:

C=1fC = \frac{1}{f}

Se măsoară în dioptrii; este pozitivă la lentilele convergente și negativă la cele divergente. La două lentile alipite, convergențele se adună.

Idee

Idee · Convergentă sau divergentă

O lentilă convergentă este mai groasă la mijloc și strânge razele paralele într-un focar real, cel pe care îl vezi când lupa aprinde hârtia. O lentilă divergentă este mai subțire la mijloc, împrăștie razele, iar focarul ei este doar punctul în care se întâlnesc prelungirile lor.

Idee

Idee · Cele trei raze principale

Din vârful obiectului pleacă trei raze cu drum cunoscut: cea paralelă cu axa iese prin F′F', cea prin centrul optic nu se abate, iar cea prin FF iese paralelă cu axa.

Sunt suficiente două: imaginea este punctul lor de intersecție. Dacă se intersectează prelungirile, imaginea este virtuală.

Formulă

Formulă · Formula lentilelor subțiri

Toate distanțele se măsoară de la lentilă, cu semn; pentru un obiect real x1<0x_{1} < 0:

1x2−1x1=1f\frac{1}{x_{2}} - \frac{1}{x_{1}} = \frac{1}{f}

Un rezultat x2>0x_{2} > 0 înseamnă imagine reală, dincolo de lentilă; x2<0x_{2} < 0 înseamnă imagine virtuală, de aceeași parte cu obiectul.

Formulă

Formulă · Mărirea liniară

Mărirea compară imaginea cu obiectul și se poate calcula din înălțimi sau din poziții:

β=y2y1=x2x1\beta = \frac{y_{2}}{y_{1}} = \frac{x_{2}}{x_{1}}

Semnul dă orientarea (minus înseamnă răsturnată), iar modulul dă dimensiunea (peste 1 înseamnă mărită).

Din subiectele de BAC

Exerciții reale din subiectele anilor trecuți. Încearcă-le singur înainte să deschizi rezolvarea.

Perechea de mărimi fizice care au unități de măsură diferite în S.I. este:

a. distanța focală și lungimea de undă

b. energia cinetică și lucrul mecanic de extracție

c. unghiul de incidență și unghiul de refracție

d. frecvența luminii și convergența lentilei

Vezi rezolvarea

Verificăm perechile pe rând: distanța focală și lungimea de undă se măsoară amândouă în metri (a); energia cinetică și lucrul mecanic de extracție sunt amândouă energii, în jouli (b); unghiurile de incidență și de refracție sunt amândouă unghiuri, în radiani (c). Rămâne varianta d: frecvența se măsoară în s−1\text{s}^{-1} (hertzi), iar convergența lentilei în m−1\text{m}^{-1} (dioptrii) - două unități diferite, chiar dacă amândouă sunt „inverse". Răspunsul corect este d.

Un obiect liniar cu înălțimea de 1 cm1\,\text{cm} este așezat perpendicular pe axa optică principală a unei lentile subțiri, la distanța de 30 cm30\,\text{cm} față de lentilă. Imaginea clară a obiectului se formează pe un ecran situat la distanța de 90 cm90\,\text{cm} față de obiect.

Realizați un desen în care să evidențiați construcția imaginii prin lentilă în situația descrisă.

Vezi rezolvarea

Imaginea se formează pe un ecran, deci este reală: lentila este convergentă. Obiectul se află la 30 cm30\,\text{cm}, iar imaginea la 90−30=60 cm90 - 30 = 60\,\text{cm} de lentilă. Desenăm axa optică principală, lentila convergentă și focarele la 20 cm20\,\text{cm} de o parte și de alta, obiectul perpendicular pe axă între FF și 2F2F, apoi două raze principale: raza paralelă cu axa, care după lentilă trece prin focarul imagine, și raza care trece nedeviată prin centrul optic. Intersecția lor dă vârful imaginii, reală, răsturnată și mărită, situată în planul ecranului.

Un sistem acolat este format din două lentile subțiri cu distanțele focale f1f_1 și f2f_2. Distanța focală FF a sistemului este dată de relația:

a. F=f1f2f1+f2F = \frac{f_1 f_2}{f_1 + f_2}

b. F=f1f2F = \frac{f_1}{f_2}

c. F=f1+f2F = f_1 + f_2

d. F=f1−f2F = f_1 - f_2

Vezi rezolvarea

Pentru lentile acolate convergențele se adună: C=C1+C2C = C_1 + C_2, adică 1F=1f1+1f2=f1+f2f1f2\frac{1}{F} = \frac{1}{f_1} + \frac{1}{f_2} = \frac{f_1 + f_2}{f_1 f_2}. Rezultă F=f1f2f1+f2F = \frac{f_1 f_2}{f_1 + f_2}. Răspunsul corect este a.

Toate lecțiile de Fizică

Descarcă

Începe azi. Bacul nu așteaptă.

Descarcă Tomomi pe telefonul copilului tău și pornește perioada de probă gratuită.