Заголовок: ВПР 2020 год по физике 11 класс. Вариант 1.
Комментарий:
Версия для копирования в MS Word
PDF-версии: горизонтальная · вертикальная · крупный шрифт · с большим полем
РЕШУ ВПР — физика–11
Вариант № 182364

ВПР 2020 год по физике 11 класс. Вариант 1.

1.  
i

Про­чи­тай­те пе­ре­чень по­ня­тий, с ко­то­ры­ми Вы встре­ча­лись в курсе фи­зи­ки:

кон­век­ция, генри, пас­каль, ис­па­ре­ние, иони­за­ция, ом.

Раз­де­ли­те эти по­ня­тия на две груп­пы по вы­бран­но­му Вами при­зна­ку. За­пи­ши­те в таб­ли­цу на­зва­ние каж­дой груп­пы и по­ня­тия, вхо­дя­щие в эту груп­пу.



На­зва­ние груп­пы по­ня­тийПе­ре­чень по­ня­тий
2.  
i

Вы­бе­ри­те два вер­ных утвер­жде­ния о фи­зи­че­ских яв­ле­ни­ях, ве­ли­чи­нах и за­ко­но­мер­но­стях. За­пи­ши­те в от­ве­те их но­ме­ра.

1)  Пла­ва­ние тел вслед­ствие дей­ствия силы Ар­хи­ме­да воз­мож­но толь­ко в жид­ко­стях.

2)  Если тела на­хо­дят­ся в теп­ло­вом рав­но­ве­сии, то их тем­пе­ра­ту­ра оди­на­ко­ва.

3)  Сила вза­и­мо­дей­ствия двух не­по­движ­ных то­чеч­ных за­ря­дов в ва­ку­у­ме прямо про­пор­ци­о­наль­на квад­ра­ту рас­сто­я­ния между ними.

4)  Ди­фрак­ция рент­ге­нов­ско­го из­лу­че­ния прин­ци­пи­аль­но не­воз­мож­на.

5)  «Крас­ная гра­ни­ца» фо­то­эф­фек­та  — мак­си­маль­ная длина волны, при ко­то­рой ещё про­ис­хо­дит фо­то­эф­фект.

3.  
i

На ри­сун­ке по­ка­зан гра­фик за­ви­си­мо­сти плот­но­сти воз­ду­ха в зву­ко­вой волне от вре­ме­ни. Каков пе­ри­од ко­ле­ба­ний плот­но­сти воз­ду­ха?

4.  
i

В ка­ло­ри­метр с хо­лод­ной водой тем­пе­ра­ту­рой 15 °C по­гру­зи­ли мед­ный ци­линдр, на­гре­тый до тем­пе­ра­ту­ры 60 °С. В ре­зуль­та­те в ка­ло­ри­мет­ре уста­но­ви­лась тем­пе­ра­ту­ра 30 °С. Затем вме­сто мед­но­го ци­лин­дра в ка­ло­ри­метр с той же мас­сой хо­лод­ной воды той же тем­пе­ра­ту­ры по­гру­зи­ли цин­ко­вый ци­линдр такой же массы, на­гре­тый до тем­пе­ра­ту­ры 60 °С. Удель­ная теплоёмкость меди равна удель­ной теплоёмко­сти цинка. Какая тем­пе­ра­ту­ра уста­но­вит­ся в ка­ло­ри­мет­ре с цин­ко­вым ци­лин­дром (выше, ниже или рав­ная 30 °С)?

5.  
i

Вставь­те про­пу­щен­ное слово в текст.

«Ра­дио­связь между ра­дио­лю­би­те­ля­ми, на­хо­дя­щи­ми­ся на про­ти­во­по­лож­ных сто­ро­нах Земли, осу­ществ­ля­ет­ся на ко­рот­ких вол­нах. Это воз­мож­но бла­го­да­ря тому, что __________________ от­ра­жа­ет ко­рот­кие ра­дио­вол­ны».

6.  
i

Ядро атома со­дер­жит 126 ней­тро­нов и 82 про­то­на. Ис­поль­зуя фраг­мент Пе­ри­о­ди­че­ской си­сте­мы эле­мен­тов Д. И. Мен­де­ле­е­ва, опре­де­ли­те на­зва­ние эле­мен­та, один из изо­то­пов ко­то­ро­го имеет такой со­став ядра.

7.  
i

В на­ча­ле ХХ в. по­жар­ный од­на­ж­ды спрыг­нул с вы­со­ты 8-го этажа на батут без травм. Как из­ме­ни­лись ки­не­ти­че­ская энер­гия по­жар­но­го и сила тя­же­сти, дей­ству­ю­щая на него, за время от на­ча­ла ка­са­ния сетки до мак­си­маль­но­го её про­ги­ба? Для каж­дой ве­ли­чи­ны опре­де­ли­те со­от­вет­ству­ю­щий ха­рак­тер из­ме­не­ния:

 

1)  уве­ли­чит­ся;

2)  умень­шит­ся;

3)  не из­ме­нит­ся.

 

За­пи­ши­те в таб­ли­цу вы­бран­ные цифры для каж­дой фи­зи­че­ской ве­ли­чи­ны. Цифры в от­ве­те могут по­вто­рять­ся.

 

Ки­не­ти­че­ская энер­гия по­жар­но­гоСила тя­же­сти
8.  
i

В ка­туш­ку, за­мкну­тую на галь­ва­но­метр, вно­сят по­сто­ян­ный маг­нит, южный полюс ко­то­ро­го на­хо­дит­ся внизу (рис. 1). При дви­же­нии маг­ни­та в ка­туш­ке на­блю­да­ют воз­ник­но­ве­ние ин­дук­ци­он­но­го тока, ко­то­рый фик­си­ру­ет­ся галь­ва­но­мет­ром. Гра­фик за­ви­си­мо­сти ин­дук­ци­он­но­го тока в ка­туш­ке от вре­ме­ни пред­став­лен на рис. 2.

Рис. 1

Рис. 2

Вы­бе­ри­те два вер­ных утвер­жде­ния, со­от­вет­ству­ю­щих дан­ным гра­фи­ка. За­пи­ши­те в от­ве­те их но­ме­ра.

 

1)  В про­ме­жут­ке вре­ме­ни от t1 до t2 маг­нит по­ко­ит­ся от­но­си­тель­но ка­туш­ки.

2)  В про­ме­жут­ке вре­ме­ни от t1 до t2 маг­нит дви­жет­ся от­но­си­тель­но ка­туш­ки рав­но­мер­но, а в про­ме­жут­ке от t2 до t3  — рав­но­уско­рен­но.

3)  В про­ме­жут­ке вре­ме­ни от t2 до t3 галь­ва­но­метр ото­дви­га­ют от ка­туш­ки.

4)  В про­ме­жут­ке вре­ме­ни от t2 до t3 маг­нит дви­жет­ся от­но­си­тель­но ка­туш­ки с мень­шей ско­ро­стью, чем в про­ме­жут­ке от 0 до t1.

5)  В про­ме­жут­ке вре­ме­ни от t2 до t3 южный полюс маг­ни­та вы­дви­га­ют из ка­туш­ки.

9.  
i

На ри­сун­ке при­ве­де­ны ча­сто­ты, вос­при­ни­ма­е­мые ор­га­на­ми слуха не­ко­то­рых жи­вот­ных.

Кто из ука­зан­ных жи­вот­ных вос­при­ни­ма­ет зву­ко­вой сиг­нал с дли­ной волны 2 см? Ско­рость звука в воз­ду­хе при­нять рав­ной 340 м/с. За­пи­ши­те ре­ше­ние и ответ.

10.  
i

С по­мо­щью ам­пер­мет­ра про­во­ди­лись из­ме­ре­ния силы тока в элек­три­че­ской цепи. Ис­поль­зо­ва­лась шкала с пре­де­лом из­ме­ре­ния 40 А (см. рис.). По­греш­ность из­ме­ре­ний силы тока равна цене де­ле­ния шкалы ам­пер­мет­ра.

За­пи­ши­те в ответ по­ка­за­ния ам­пер­мет­ра с учётом по­греш­но­сти из­ме­ре­ний. В от­ве­те ука­жи­те зна­че­ние и по­греш­ность из­ме­ре­ния слит­но без про­бе­ла. Ответ при­ве­ди­те в ам­пе­рах.

11.  
i

Для про­ве­де­ния опыта учи­тель взял про­стой же­лез­ный гвоздь, об­мо­тал его изо­ли­ро­ван­ной про­во­ло­кой и под­клю­чил её к ба­та­рей­ке. Далее он об­ра­тил вни­ма­ние уче­ни­ков на ори­ен­та­цию маг­нит­ной стрел­ки вб­ли­зи по­лу­чен­ной ка­туш­ки (см. рис.).

С какой целью был про­ведён дан­ный опыт?

12.  
i

Вам не­об­хо­ди­мо про­де­мон­стри­ро­вать, что элек­три­че­ское со­про­тив­ле­ние про­вод­ни­ка умень­ша­ет­ся с по­ни­же­ни­ем его тем­пе­ра­ту­ры. Име­ет­ся сле­ду­ю­щее обо­ру­до­ва­ние (см. рис.):

— ис­точ­ник тока;

— ам­пер­метр;

— ключ;

— со­еди­ни­тель­ные про­во­да;

— спи­раль из ис­сле­ду­е­мо­го про­вод­ни­ка;

— спир­тов­ка.

В от­ве­те:

1.  За­ри­суй­те схему элек­три­че­ской цепи.

2.  Опи­ши­те по­ря­док дей­ствий при про­ве­де­нии ис­сле­до­ва­ния.

13.  
i

Уста­но­ви­те со­от­вет­ствие между тех­ни­че­ски­ми устрой­ства­ми и фи­зи­че­ски­ми яв­ле­ни­я­ми, ле­жа­щи­ми в ос­но­ве прин­ци­па их дей­ствия. К каж­дой по­зи­ции пер­во­го столб­ца под­бе­ри­те со­от­вет­ству­ю­щую по­зи­цию из вто­ро­го столб­ца.

ТЕХ­НИ­ЧЕ­СКИЕ УСТРОЙ­СТВА

А)  по­лу­про­вод­ни­ко­вый фо­то­ре­зи­стор

Б)  масс-спек­тро­граф

ФИ­ЗИ­ЧЕ­СКИЕ ЯВ­ЛЕ­НИЯ

1)  дей­ствие элек­три­че­ско­го поля на по­ко­я­щий­ся заряд

2)  дей­ствие маг­нит­но­го поля на дви­жу­щу­ю­ся за­ря­жен­ную ча­сти­цу

3)  за­ви­си­мость элек­тро­про­вод­но­сти по­лу­про­вод­ни­ка от тем­пе­ра­ту­ры

4)  за­ви­си­мость элек­тро­про­вод­но­сти по­лу­про­вод­ни­ка от уров­ня осве­щен­но­сти

За­пи­ши­те в таб­ли­цу вы­бран­ные цифры под со­от­вет­ству­ю­щи­ми бук­ва­ми.

AБ
14.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Ис­кус­ствен­ные спут­ни­ки Земли

Пер­вый ис­кус­ствен­ный спут­ник (ИСЗ) Земли был за­пу­щен на ор­би­ту в СССР 4 ок­тяб­ря 1957 г. В на­сто­я­щее время ИСЗ вы­пол­ня­ют сле­ду­ю­щие важ­ные ра­бо­ты: ис­сле­до­ва­ние ра­ди­а­ци­он­ных по­я­сов Земли и зем­ной ат­мо­сфе­ры, про­ве­де­ние ме­тео­ро­ло­ги­че­ских и оке­а­но­гра­фи­че­ских на­блю­де­ний, обес­пе­че­ние ра­бо­ты спут­ни­ко­во­го те­ле­ви­де­ния и на­ви­га­ции мор­ских ко­раб­лей и др.

Кон­троль дви­же­ния ИСЗ осу­ществ­ля­ет­ся путём на­блю­де­ния за ними со спе­ци­аль­ных на­зем­ных стан­ций. Для обес­пе­че­ния элек­тро­энер­ги­ей спут­ни­ки обыч­но осна­ща­ют­ся сол­неч­ны­ми ба­та­ре­я­ми.

Земля окру­же­на воз­душ­ной обо­лоч­кой, или ат­мо­сфе­рой. Ат­мо­сфе­ра со­сто­ит из не­сколь­ких слоёв и до­сти­га­ет вы­со­ты 1600 км, пе­ре­хо­дя в без­воз­душ­ное кос­ми­че­ское про­стран­ство. Из-за со­про­тив­ле­ния ат­мо­сфе­ры ИСЗ, дви­жу­щи­е­ся на низ­ких ор­би­тах (не­сколь­ко сотен ки­ло­мет­ров), по­сте­пен­но сни­жа­ют­ся, затем, по­па­дая в срав­ни­тель­но плот­ные слои ат­мо­сфе­ры на вы­со­те 120–130 км и ниже, раз­ру­ша­ют­ся и сго­ра­ют, т. е. имеют огра­ни­чен­ный срок су­ще­ство­ва­ния.

Для ор­га­ни­за­ции спут­ни­ко­во­го те­ле­ве­ща­ния ис­поль­зу­ют­ся гео­ста­ци­о­нар­ные ор­би­ты, удалённые при­мер­но на 36 тыс. км от по­верх­но­сти Земли.

На ри­сун­ке схе­ма­тич­но изоб­ра­же­но дви­же­ние спут­ни­ка по эл­лип­ти­че­ской ор­би­те.

\ Н\cdot м

Какое пре­об­ра­зо­ва­ние энер­гии осу­ществ­ля­ет­ся в сол­неч­ных ба­та­ре­ях спут­ни­ков?

15.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Ис­кус­ствен­ные спут­ни­ки Земли

Пер­вый ис­кус­ствен­ный спут­ник (ИСЗ) Земли был за­пу­щен на ор­би­ту в СССР 4 ок­тяб­ря 1957 г. В на­сто­я­щее время ИСЗ вы­пол­ня­ют сле­ду­ю­щие важ­ные ра­бо­ты: ис­сле­до­ва­ние ра­ди­а­ци­он­ных по­я­сов Земли и зем­ной ат­мо­сфе­ры, про­ве­де­ние ме­тео­ро­ло­ги­че­ских и оке­а­но­гра­фи­че­ских на­блю­де­ний, обес­пе­че­ние ра­бо­ты спут­ни­ко­во­го те­ле­ви­де­ния и на­ви­га­ции мор­ских ко­раб­лей и др.

Кон­троль дви­же­ния ИСЗ осу­ществ­ля­ет­ся путём на­блю­де­ния за ними со спе­ци­аль­ных на­зем­ных стан­ций. Для обес­пе­че­ния элек­тро­энер­ги­ей спут­ни­ки обыч­но осна­ща­ют­ся сол­неч­ны­ми ба­та­ре­я­ми.

Земля окру­же­на воз­душ­ной обо­лоч­кой, или ат­мо­сфе­рой. Ат­мо­сфе­ра со­сто­ит из не­сколь­ких слоёв и до­сти­га­ет вы­со­ты 1600 км, пе­ре­хо­дя в без­воз­душ­ное кос­ми­че­ское про­стран­ство. Из-за со­про­тив­ле­ния ат­мо­сфе­ры ИСЗ, дви­жу­щи­е­ся на низ­ких ор­би­тах (не­сколь­ко сотен ки­ло­мет­ров), по­сте­пен­но сни­жа­ют­ся, затем, по­па­дая в срав­ни­тель­но плот­ные слои ат­мо­сфе­ры на вы­со­те 120–130 км и ниже, раз­ру­ша­ют­ся и сго­ра­ют, т. е. имеют огра­ни­чен­ный срок су­ще­ство­ва­ния.

Для ор­га­ни­за­ции спут­ни­ко­во­го те­ле­ве­ща­ния ис­поль­зу­ют­ся гео­ста­ци­о­нар­ные ор­би­ты, удалённые при­мер­но на 36 тыс. км от по­верх­но­сти Земли.

На ри­сун­ке схе­ма­тич­но изоб­ра­же­но дви­же­ние спут­ни­ка по эл­лип­ти­че­ской ор­би­те.

\ Н\cdot м

В какой из точек (А или П) спут­ник имеет ми­ни­маль­ную ки­не­ти­че­скую энер­гию? Ответ по­яс­ни­те.

16.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16, 17 и 18.

По­греш­но­сти оп­ти­че­ских си­стем

Рас­смот­рим не­ко­то­рые по­греш­но­сти (абер­ра­ции), ко­то­рые дают оп­ти­че­ские при­бо­ры, ос­но­ван­ные на ис­поль­зо­ва­нии линз: сфе­ри­че­ские и хро­ма­ти­че­ские абер­ра­ции.

На прак­ти­ке часто при­хо­дит­ся при­ме­нять со­би­ра­ю­щие линзы боль­шо­го диа­мет­ра, поз­во­ля­ю­щие со­брать ши­ро­кие све­то­вые по­то­ки. Од­на­ко в этом слу­чае не удаётся по­лу­чить рез­кое изоб­ра­же­ние ис­точ­ни­ка (рис. 1). Как бы мы ни пе­ре­ме­ща­ли экран (Э), на нём по­лу­ча­ет­ся до­воль­но рас­плыв­ча­тое изоб­ра­же­ние. И толь­ко огра­ни­чив пучки, па­да­ю­щие на линзу, с по­мо­щью диа­фраг­мы Д (не­про­зрач­но­го экра­на с от­вер­сти­ем), можно по­лу­чить до­ста­точ­но рез­кое изоб­ра­же­ние ис­точ­ни­ка (рис. 2). По­греш­ность, свя­зан­ная с тем, что линза боль­шо­го диа­мет­ра даёт изоб­ра­же­ние то­чеч­но­го ис­точ­ни­ка S не в виде точки, а в виде рас­плыв­ча­то­го свет­ло­го пятна, на­зы­ва­ет­ся сфе­ри­че­ской абер­ра­ци­ей.

Рис. 1

Рис. 2

Хро­ма­ти­че­ская абер­ра­ция свя­за­на с тем, что по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния све­то­вых лучей в стек­ле за­ви­сит от длины волны: крас­ные лучи пре­лом­ля­ют­ся сла­бее, чем зелёные, зелёные – сла­бее, чем фи­о­ле­то­вые. Из-за этого изоб­ра­же­ние в линзе по­лу­ча­ет­ся окра­шен­ным.

Рас­смот­рим, как можно убрать хро­ма­ти­че­скую абер­ра­цию в оп­ти­че­ских те­ле­ско­пах. Те­ле­скоп со­сто­ит из двух ос­нов­ных ча­стей – объ­ек­ти­ва и оку­ля­ра. В пер­вых те­ле­ско­пах (т. н. ре­фрак­тор­ных) в ка­че­стве объ­ек­ти­ва ис­поль­зо­ва­лась со­би­ра­ю­щая линза. В фо­ку­се объ­ек­ти­ва фор­ми­ру­ет­ся дей­стви­тель­ное изоб­ра­же­ние весь­ма удалённого ис­точ­ни­ка света (на­при­мер, звез­ды). Чтобы раз­гля­деть по­лу­чен­ное с по­мо­щью объ­ек­ти­ва изоб­ра­же­ние, ис­поль­зу­ет­ся оку­ляр. В ка­че­стве оку­ля­ра может ис­поль­зо­вать­ся со­би­ра­ю­щая линза, дей­ству­ю­щая как лупа. На рис. 3 пред­став­лен ход лучей в те­ле­ско­пе И. Кепле­ра (1611 г.).

Рис. 3. Зри­тель­ная труба И. Кепле­ра. В её оп­ти­че­ской схеме две со­би­ра­ю­щие линзы.

С по­мо­щью те­ле­ско­па Кепле­ра яркие звёзды на­блю­да­тель уви­дит как сине-зелёные точки (к сине-зелёной части спек­тра че­ло­ве­че­ский глаз наи­бо­лее чув­стви­те­лен ночью), окружённые крас­ной и синей кай­мой.

Чтобы устра­нить ис­ка­же­ния изоб­ра­же­ния, свя­зан­ные с хро­ма­ти­че­ской абер­ра­ци­ей, И. Нью­тон в 1668 году пред­ло­жил новую мо­дель те­ле­ско­па – ре­флек­тор­ный те­ле­скоп, в ко­то­ром вме­сто со­би­ра­ю­щей линзы ис­поль­зо­ва­лось во­гну­тое зер­ка­ло (рис. 4).

Рис. 4. Оп­ти­че­ская схема те­ле­ско­па И. Нью­то­на (А - со­би­ра­ю­щая линза, В - плос­кое зер­ка­ло, С - во­гну­тое зер­ка­ло).

Что ис­поль­зо­ва­лось в ка­че­стве оку­ля­ра в оп­ти­че­ской схеме те­ле­ско­па Нью­то­на (рис. 4)?

17.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16, 17 и 18.

По­греш­но­сти оп­ти­че­ских си­стем

Рас­смот­рим не­ко­то­рые по­греш­но­сти (абер­ра­ции), ко­то­рые дают оп­ти­че­ские при­бо­ры, ос­но­ван­ные на ис­поль­зо­ва­нии линз: сфе­ри­че­ские и хро­ма­ти­че­ские абер­ра­ции.

На прак­ти­ке часто при­хо­дит­ся при­ме­нять со­би­ра­ю­щие линзы боль­шо­го диа­мет­ра, поз­во­ля­ю­щие со­брать ши­ро­кие све­то­вые по­то­ки. Од­на­ко в этом слу­чае не удаётся по­лу­чить рез­кое изоб­ра­же­ние ис­точ­ни­ка (рис. 1). Как бы мы ни пе­ре­ме­ща­ли экран (Э), на нём по­лу­ча­ет­ся до­воль­но рас­плыв­ча­тое изоб­ра­же­ние. И толь­ко огра­ни­чив пучки, па­да­ю­щие на линзу, с по­мо­щью диа­фраг­мы Д (не­про­зрач­но­го экра­на с от­вер­сти­ем), можно по­лу­чить до­ста­точ­но рез­кое изоб­ра­же­ние ис­точ­ни­ка (рис. 2). По­греш­ность, свя­зан­ная с тем, что линза боль­шо­го диа­мет­ра даёт изоб­ра­же­ние то­чеч­но­го ис­точ­ни­ка S не в виде точки, а в виде рас­плыв­ча­то­го свет­ло­го пятна, на­зы­ва­ет­ся сфе­ри­че­ской абер­ра­ци­ей.

Рис. 1

Рис. 2

Хро­ма­ти­че­ская абер­ра­ция свя­за­на с тем, что по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния све­то­вых лучей в стек­ле за­ви­сит от длины волны: крас­ные лучи пре­лом­ля­ют­ся сла­бее, чем зелёные, зелёные – сла­бее, чем фи­о­ле­то­вые. Из-за этого изоб­ра­же­ние в линзе по­лу­ча­ет­ся окра­шен­ным.

Рас­смот­рим, как можно убрать хро­ма­ти­че­скую абер­ра­цию в оп­ти­че­ских те­ле­ско­пах. Те­ле­скоп со­сто­ит из двух ос­нов­ных ча­стей – объ­ек­ти­ва и оку­ля­ра. В пер­вых те­ле­ско­пах (т. н. ре­фрак­тор­ных) в ка­че­стве объ­ек­ти­ва ис­поль­зо­ва­лась со­би­ра­ю­щая линза. В фо­ку­се объ­ек­ти­ва фор­ми­ру­ет­ся дей­стви­тель­ное изоб­ра­же­ние весь­ма удалённого ис­точ­ни­ка света (на­при­мер, звез­ды). Чтобы раз­гля­деть по­лу­чен­ное с по­мо­щью объ­ек­ти­ва изоб­ра­же­ние, ис­поль­зу­ет­ся оку­ляр. В ка­че­стве оку­ля­ра может ис­поль­зо­вать­ся со­би­ра­ю­щая линза, дей­ству­ю­щая как лупа. На рис. 3 пред­став­лен ход лучей в те­ле­ско­пе И. Кепле­ра (1611 г.).

Рис. 3. Зри­тель­ная труба И. Кепле­ра. В её оп­ти­че­ской схеме две со­би­ра­ю­щие линзы.

С по­мо­щью те­ле­ско­па Кепле­ра яркие звёзды на­блю­да­тель уви­дит как сине-зелёные точки (к сине-зелёной части спек­тра че­ло­ве­че­ский глаз наи­бо­лее чув­стви­те­лен ночью), окружённые крас­ной и синей кай­мой.

Чтобы устра­нить ис­ка­же­ния изоб­ра­же­ния, свя­зан­ные с хро­ма­ти­че­ской абер­ра­ци­ей, И. Нью­тон в 1668 году пред­ло­жил новую мо­дель те­ле­ско­па – ре­флек­тор­ный те­ле­скоп, в ко­то­ром вме­сто со­би­ра­ю­щей линзы ис­поль­зо­ва­лось во­гну­тое зер­ка­ло (рис. 4).

Рис. 4. Оп­ти­че­ская схема те­ле­ско­па И. Нью­то­на (А - со­би­ра­ю­щая линза, В - плос­кое зер­ка­ло, С - во­гну­тое зер­ка­ло).

Из-за хро­ма­ти­че­ской абер­ра­ции для све­то­вых волн раз­лич­ной длины об­ра­зу­ют­ся раз­ные фо­ку­сы. На ри­сун­ке по­ка­за­но про­хож­де­ние све­то­вых волн фи­о­ле­то­во­го, зелёного и крас­но­го участ­ков спек­тра через со­би­ра­ю­щую линзу. Какая из точек (А, В, С) яв­ля­ет­ся фо­ку­сом для волн крас­но­го цвета?

 

18.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16, 17 и 18.

По­греш­но­сти оп­ти­че­ских си­стем

Рас­смот­рим не­ко­то­рые по­греш­но­сти (абер­ра­ции), ко­то­рые дают оп­ти­че­ские при­бо­ры, ос­но­ван­ные на ис­поль­зо­ва­нии линз: сфе­ри­че­ские и хро­ма­ти­че­ские абер­ра­ции.

На прак­ти­ке часто при­хо­дит­ся при­ме­нять со­би­ра­ю­щие линзы боль­шо­го диа­мет­ра, поз­во­ля­ю­щие со­брать ши­ро­кие све­то­вые по­то­ки. Од­на­ко в этом слу­чае не удаётся по­лу­чить рез­кое изоб­ра­же­ние ис­точ­ни­ка (рис. 1). Как бы мы ни пе­ре­ме­ща­ли экран (Э), на нём по­лу­ча­ет­ся до­воль­но рас­плыв­ча­тое изоб­ра­же­ние. И толь­ко огра­ни­чив пучки, па­да­ю­щие на линзу, с по­мо­щью диа­фраг­мы Д (не­про­зрач­но­го экра­на с от­вер­сти­ем), можно по­лу­чить до­ста­точ­но рез­кое изоб­ра­же­ние ис­точ­ни­ка (рис. 2). По­греш­ность, свя­зан­ная с тем, что линза боль­шо­го диа­мет­ра даёт изоб­ра­же­ние то­чеч­но­го ис­точ­ни­ка S не в виде точки, а в виде рас­плыв­ча­то­го свет­ло­го пятна, на­зы­ва­ет­ся сфе­ри­че­ской абер­ра­ци­ей.

Рис. 1

Рис. 2

Хро­ма­ти­че­ская абер­ра­ция свя­за­на с тем, что по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния све­то­вых лучей в стек­ле за­ви­сит от длины волны: крас­ные лучи пре­лом­ля­ют­ся сла­бее, чем зелёные, зелёные – сла­бее, чем фи­о­ле­то­вые. Из-за этого изоб­ра­же­ние в линзе по­лу­ча­ет­ся окра­шен­ным.

Рас­смот­рим, как можно убрать хро­ма­ти­че­скую абер­ра­цию в оп­ти­че­ских те­ле­ско­пах. Те­ле­скоп со­сто­ит из двух ос­нов­ных ча­стей – объ­ек­ти­ва и оку­ля­ра. В пер­вых те­ле­ско­пах (т. н. ре­фрак­тор­ных) в ка­че­стве объ­ек­ти­ва ис­поль­зо­ва­лась со­би­ра­ю­щая линза. В фо­ку­се объ­ек­ти­ва фор­ми­ру­ет­ся дей­стви­тель­ное изоб­ра­же­ние весь­ма удалённого ис­точ­ни­ка света (на­при­мер, звез­ды). Чтобы раз­гля­деть по­лу­чен­ное с по­мо­щью объ­ек­ти­ва изоб­ра­же­ние, ис­поль­зу­ет­ся оку­ляр. В ка­че­стве оку­ля­ра может ис­поль­зо­вать­ся со­би­ра­ю­щая линза, дей­ству­ю­щая как лупа. На рис. 3 пред­став­лен ход лучей в те­ле­ско­пе И. Кепле­ра (1611 г.).

Рис. 3. Зри­тель­ная труба И. Кепле­ра. В её оп­ти­че­ской схеме две со­би­ра­ю­щие линзы.

С по­мо­щью те­ле­ско­па Кепле­ра яркие звёзды на­блю­да­тель уви­дит как сине-зелёные точки (к сине-зелёной части спек­тра че­ло­ве­че­ский глаз наи­бо­лее чув­стви­те­лен ночью), окружённые крас­ной и синей кай­мой.

Чтобы устра­нить ис­ка­же­ния изоб­ра­же­ния, свя­зан­ные с хро­ма­ти­че­ской абер­ра­ци­ей, И. Нью­тон в 1668 году пред­ло­жил новую мо­дель те­ле­ско­па – ре­флек­тор­ный те­ле­скоп, в ко­то­ром вме­сто со­би­ра­ю­щей линзы ис­поль­зо­ва­лось во­гну­тое зер­ка­ло (рис. 4).

Рис. 4. Оп­ти­че­ская схема те­ле­ско­па И. Нью­то­на (А - со­би­ра­ю­щая линза, В - плос­кое зер­ка­ло, С - во­гну­тое зер­ка­ло).

Можно ли по­лу­чить изоб­ра­же­ние звез­ды на экра­не, если его по­ме­стить на место глаза возле оку­ля­ра ре­флек­тор­но­го те­ле­ско­па И. Нью­то­на? Ответ по­яс­ни­те.