Feladat: 3792. fizika feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Lakomcsik Attila 
Füzet: 2005/december, 562 - 563. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Gyűjtőlencse, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 2005/április: 3792. fizika feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Megoldás. A szerkesztés menete a következő. Méretarányosan (mondjuk 5-szörös kicsinyítésben) felvesszük az optikai tengelyen a tárgy és az ernyő távolságát, valamint a tengelyre merőlegesen a tárgy és a kép T, illetve K méretét (lásd az (a) ábrát). Ügyelünk arra is, hogy a gyűjtőlencse fordított állású valódi képet hoz létre.

 
 

Ezután a tárgy és a kép P, illetve Q csúcspontját egy egyenessel összekötve megkapjuk a lencse középpontján törés nélkül áthaladó (e) sugarat, ennek és az optikai tengelynek L metszéspontja kijelöli a lencse helyét, valamint megadja a t tárgytávolságot és a k képtávolságot (lásd a (b) ábrát). Az ábrából T=2K ismeretében leolvashatjuk, hogy az L pont 1:2 arányban osztja a tárgy és a kép 45 cm-es távolságát, tehát k=15cm és t=30cm.
 
 

Végül a tárgy P pontjából kiindulva az optikai tengellyel párhuzamost (g) húzunk, és ennek a lencsével való metszéspontját összekötjük a kép Q pontjával. Az így kapott egyenes és az optikai tengely F metszéspontja kijelöli a lencse egyik fókuszpontját, és megadja az f fókusztávolságot. A (c) ábráról leolvashatjuk, hogy f a képtávolság kétharmada, vagyis 10 cm. Hasonló módon járhatunk el a kép Q pontjából kiindulva, ekkor a lencse másik, a tárgy oldalán fekvő fókuszpontját kapjuk meg.
 
 

A feladatot számolással is megoldhatjuk. A nagyítás mértéke
N=KT=12,
és ugyanez az arány a kép- és a tárgytávolság között is:
kt=N=12.
Másrészt k+t=45cm, ahonnan (a fenti arány figyelembevételével) k=15cm és t=30cm adódik.
A fókusztávolságot a leképezési törvényből határozhatjuk meg:
1f=1t+1k=130cm+115cm=330cm,
azaz f=10cm.