2018-03-10
При каких положениях точечного источника относительно тонкой собирающей линзы с фокусным расстоянием $F = 1 м$ можно хотя бы из одной точки увидеть и изображение, и источник? Источник расположен на главной оптической оси линзы.
Решение:
Изображение и источник можно увидеть из одной точки, если область II (рис. а) не лежит целиком внутри области I. Крайний случай—такое положение точки A, когда лучи АВ и DC будут параллельны. Легко видеть, что это будет в том (и только в том) случае, когда точка А расположена на двойном фокусном расстоянии от линзы.
Для доказательства проведем луч ЕО параллельно АВ и CD (рис. б) и воспользуемся тем, что лучи CD и ЕО после преломления в линзе пересекутся в фокальной плоскости.
Итак, изображение и источник можно увидеть одновременно, если источник расположен от плоскости линзы на расстоянии большем, чем $d = 2F = 2 м$. (Напомним, однако, что формула линзы применима только для узких пучков, что ограничивает справедливость ответа.)