Корице уџбеника

2.6. Ликови код сочива

Изабери решење задатка:

Задатак 1 (бесплатан)

Кратко решење

а) За \( p = \frac{f}{2} \) лик је имагинаран, усправан, \( 2 \) пута увећан, на растојању \( f \) са стране предмета; за \( p = \frac{f}{3} \) имагинаран, усправан, \( 1,5 \) пута увећан, на растојању \( \frac{f}{2} \). б) Кад је предмет у жижи, зраци излазе паралелно и лик се не формира. в) R изнад ликова са Слике 85, I изнад два нова лика. г) Добиј на заклону оштар лик веома удаљеног предмета и лењиром измери растојање сочиво–лик; оно је приближно \( f \).

Детаљно решење

а) Кад је предмет ближи сочиву од жиже (\( p \lt f \)), преломљени зраци се више не секу, него се секу њихови продужеци са исте стране где је и предмет. Лик је тада имагинаран, усправан и увећан, а црташ га продужавањем преломљених зрака уназад.За \( p = \frac{f}{2} \): из \( \frac{1}{f} = \frac{1}{p} + \frac{1}{l} \) следи \( \frac{1}{l} = \frac{1}{f} - \frac{2}{f} = -\frac{1}{f} \), тј. \( l = -f \) – лик је на удаљености једне жижне даљине од сочива, са стране предмета, а увећање је \( u = \frac{|l|}{p} = \frac{f}{f/2} = 2 \) (двоструко већи од предмета).За \( p = \frac{f}{3} \): \( \frac{1}{l} = \frac{1}{f} - \frac{3}{f} = -\frac{2}{f} \), тј. \( l = -\frac{f}{2} \), а увећање \( u = \frac{f/2}{f/3} = 1,5 \). Дакле, што више приближаваш предмет сочиву, лик је све мањи (али још увек већи од предмета).б) Кад се предмет нађе тачно у жижи, зраци после преламања излазе међусобно паралелни. Паралелни зраци се не секу, па се не секу ни њихови продужеци – лик се не формира (каже се да је „у бесконачности”).в) Изнад ликова \( S_{1a} \), \( S_{1b} \) и \( S_{1c} \) са Слике 85 (предмет је даље од жиже) пиши R – они настају у пресеку самих преломљених зрака, па су реални. Изнад два лика које си дoцртао у делу а) (предмет на \( \frac{f}{2} \) и \( \frac{f}{3} \)) пиши I – они су имагинарни.г) Окрени сочиво ка веома удаљеном предмету (прозор, дрво, улична светиљка) и помери заклон (лист папира, зид) док се на њему не добије оштар лик. Пошто зраци са веома удаљеног предмета долазе готово паралелно, лик настаје у жижи, па је растојање од сочива до тог оштрог лика, измерено лењиром, приближно једнако жижној даљини \( f \).

Кратак запис решења:

б) Лик се не формира. г) Измери растојање између сочива и лика веома удаљеног предмета на заклону.

Најважније из лекције

Конструкција лика: Користе се 3 карактеристична зрака (паралелан са осом, кроз жижу и кроз оптички центар). За конструкцију су довољна било која 2 зрака.
Сабирна сочива: За \( p > f \) дају реалан и изврнут лик, а за \( p < f \) имагинаран, усправан и увећан лик.
Расипна сочива: Увек дају имагинаран, усправан и умањен лик.
Једначина сочива и увећање: \( \frac{1}{f} = \frac{1}{p} + \frac{1}{l} \) и \( u = \frac{L}{P} = \frac{l}{p} \). Код расипних сочива \( f < 0 \) и \( l < 0 \).
Оптичка јачина: \( \omega = \frac{1}{f} \), изражава се у диоптријама (\( \text{D} = \text{m}^{-1} \)).
Мане вида: Кратковидост (лик испред мрежњаче) исправља се расипним сочивима (\( -\text{D} \)), а далековидост (лик иза мрежњаче) сабирним сочивима (\( +\text{D} \)).
Положај и својства лика код сабирних сочива одређују се помоћу три карактеристична светлосна зрака:
Упадни зрак паралелан са оптичком осом после преламања пролази кроз жижу (\( F \)) са друге стране сочива.
Упадни зрак који пролази кроз жижу (\( F \)) са предње стране сочива после преламања простире се паралелно са оптичком осом.
Зрак који пролази кроз оптички центар сочива (\( O \)) не мења правац.
Шематски приказ конструкције лика код сабирног сочива помоћу три карактеристична зрака: предмет се налази на растојању већем од жижне даљине, а зраци се након преламања секу са супротне стране сочива формирајући реалан и изврнут лик.
Врсте лика у зависности од положаја предмета (\( p \)):
  • \( p > f \): Лик је реалан (настаје у пресеку преломљених зрака са супротне стране сочива), изврнут и може се ухватити на заклону.
  • \( p < f \): Лик је имагинаран (настаје у пресеку продужетака преломљених зрака са исте стране где је предмет), усправан и увећан (принцип лупе).
Предмет се налази између жиже и оптичког центра сабирног сочива. Какве су особине добијеног лика?
Лик је имагинаран (нестваран), усправан и увећан.
Код расипних сочива преломљени зраци се расипају (удаљавају), па лик настаје у пресеку њихових продужетака.
Зрак паралелан са оптичком осом прелама се тако да му продужетак пролази кроз предњу жижу (\( F \)).
Зрак усмерен ка жижи са супротне стране сочива после преламања наставља паралелно са оптичком осом.
Зрак који пролази кроз оптички центар (\( O \)) не мења правац.
Шематски приказ конструкције лика код расипног сочива: светлосни зраци након проласка кроз сочиво дивергирају, а лик се формира у пресеку њихових продужетака испред сочива.
Расипна сочива за сваки положај предмета увек дају лик који је имагинаран, усправан и умањен, а налази се између предмета и сочива.
Да ли се лик добијен помоћу расипног сочива може пројектовати на платну (заклону)?
Не. Расипно сочиво увек даје имагинаран (нестваран) лик, а само се реални ликови могу регистровати на заклону.
\( p \) – удаљеност предмета од оптичког центра сочива
\( l \) – удаљеност лика од оптичког центра сочива
\( f \) – жижна даљина сочива
\( P \) – висина (величина) предмета
\( L \) – висина (величина) лика
\( u \) – линеарно увећање сочива
\[ \frac{1}{f} = \frac{1}{p} + \frac{1}{l} \] Једначина танког сочива: Реципрочна вредност жижне даљине једнака је збиру реципрочних вредности удаљености предмета и лика.
Код расипних сочива, жижна даљина (\( f \)) и удаљеност лика (\( l \)) узимају се са негативним предзнаком (\( -f \) и \( -l \)).
\[ u = \frac{L}{P} = \frac{l}{p} \] Линеарно увећање: Однос величине лика и предмета једнак је односу њихових удаљености од центра сочива.
Ако је увећање \( u = 3 \), лик је 3 пута већи од предмета. Ако је \( u < 1 \), лик је умањен.
Оптичка јачина (моћ) сочива (\( \omega \)) представља реципрочну вредност жижне даљине изражене у метрима.
Диоптрија (\( \text{D} \)), где је \( 1\text{ D} = \frac{1}{\text{m}} = 1\text{ m}^{-1} \)
\[ \omega = \frac{1}{f} \]
  • Сабирна сочива имају позитивну оптичку јачину (\( \omega > 0 \)).
  • Расипна сочива имају негативну оптичку јачину (\( \omega < 0 \)).
Што је жижна даљина већа (тање сочиво), то је оптичка јачина мања, и обрнуто.
Лик посматраног предмета формира се на очној позадини (жутој мрљи на мрежњачи) и он је реалан, умањен и изврнут, док га центар за вид у мозгу обрађује као усправног.
Даљина јасног вида: Најмања удаљеност на којој здраво око јасно разликује детаље без замарања и износи око \( 25\text{ cm} \).
Илустрација ока: а) кратковидост где се зраци секу испред мрежњаче и њена корекција расипним сочивом; б) далековидост где се зраци секу иза мрежњаче и њена корекција сабирним сочивом.
Мане ока и корекција сочивима:
  • Кратковидост: Лик далеког предмета настаје испред мрежњаче (жижна даљина ока је премала). Коригује се расипним сочивима (негативна диоптрија, нпр. \( -2\text{ D} \)).
  • Далековидост: Лик блиског предмета настаје иза мрежњаче (жижна даљина ока је превелика). Коригује се сабирним сочивима (позитивна диоптрија, нпр. \( +4\text{ D} \)).

Задаци за вежбање

Задатак 1 (лак): Колика је оптичка јачина сабирног сочива чија је жижна даљина \( 20\text{ cm} \)?
Жижну даљину претварамо у метре: \( f = 20\text{ cm} = 0{,}2\text{ m} \).
Оптичка јачина сочива је: \[ \omega = \frac{1}{f} = \frac{1}{0{,}2\text{ m}} = +5\text{ D} \] Одговор: Оптичка јачина сочива је \( +5\text{ D} \).
Задатак 2 (средњи): Предмет се налази на растојању \( 30\text{ cm} \) од сабирног сочива жижне даљине \( 20\text{ cm} \). Одредити удаљеност лика од сочива и увећање.
Познато: \( p = 30\text{ cm} \), \( f = 20\text{ cm} \).
Из једначине сочива \( \frac{1}{f} = \frac{1}{p} + \frac{1}{l} \) следи: \[ \frac{1}{l} = \frac{1}{f} - \frac{1}{p} = \frac{1}{20\text{ cm}} - \frac{1}{30\text{ cm}} = \frac{3 - 2}{60\text{ cm}} = \frac{1}{60\text{ cm}} \] \[ l = 60\text{ cm} \] Увећање сочива је: \[ u = \frac{l}{p} = \frac{60\text{ cm}}{30\text{ cm}} = 2 \] Одговор: Лик се формира на удаљености \( 60\text{ cm} \) од сочива (реалан је) и двоструко је увећан (\( u = 2 \)).
Задатак 3 (средњи): Офталмолог је пацијенту преписао наочаре са оптичком јачином \( -2\text{ D} \). Одредити коју ману вида пацијент има, коју врсту сочива користи и колика је жижна даљина тих сочива.
1. Знак минус означава да је у питању расипно сочиво.
2. Расипним сочивима коригује се кратковидост.
3. Жижна даљина је: \[ f = \frac{1}{|\omega|} = \frac{1}{2\text{ D}} = 0{,}5\text{ m} = 50\text{ cm} \] Одговор: Пацијент је кратковид, користи расипна сочива жижне даљине \( 50\text{ cm} \) (односно \( -0{,}5\text{ m} \)).
Задатак 4 (тежак): Предмет висине \( 3\text{ cm} \) налази се испред сабирног сочива оптичке јачине \( 5\text{ D} \). На заклону се формира оштар реалан лик на удаљености \( 30\text{ cm} \) од сочива. Одредити удаљеност предмета од сочива и висину лика.
Из оптичке јачине налазимо жижну даљину: \[ f = \frac{1}{\omega} = \frac{1}{5\text{ D}} = 0{,}2\text{ m} = 20\text{ cm} \] Познато је: \( l = 30\text{ cm} \), \( P = 3\text{ cm} \).
Из једначине сочива израчунавамо удаљеност предмета \( p \): \[ \frac{1}{p} = \frac{1}{f} - \frac{1}{l} = \frac{1}{20\text{ cm}} - \frac{1}{30\text{ cm}} = \frac{3 - 2}{60\text{ cm}} = \frac{1}{60\text{ cm}} \implies p = 60\text{ cm} \] Линеарно увећање износи: \[ u = \frac{l}{p} = \frac{30\text{ cm}}{60\text{ cm}} = 0{,}5 \] Висина лика је: \[ L = u \cdot P = 0{,}5 \cdot 3\text{ cm} = 1{,}5\text{ cm} \] Одговор: Предмет је удаљен \( 60\text{ cm} \) од сочива, а висина лика је \( 1{,}5\text{ cm} \) (лик је умањен).

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: