题目
5.两个薄凸透镜,焦距分别为f1和f2,将它们叠在一起组成一个系统,则-|||-其总的焦距应是[ ]。-|||-A. =(f)_(1)+(f)_(2) B. =-(f)_(1)(f)_(2)/((f)_(1)+(f)_(2))-|||-C. =(f)_(1)(f)_(2)/((f)_(1)+(f)_(2)) D. =((f)_(1)+(f)_(2))/(f)_(1)(f)_(2)

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查薄透镜组合后的等效焦距计算,需要掌握光焦度叠加原理。
解题核心思路:
当两个薄透镜紧密接触且光轴重合时,它们的光焦度(屈光度)相加,即总光焦度为各透镜光焦度之和。通过光焦度与焦距的关系,推导出总焦距的表达式。
破题关键点:
- 光焦度定义:光焦度 $\phi = \frac{1}{f}$,单位为 diopter。
- 组合光焦度:$\phi_{\text{总}} = \phi_1 + \phi_2$。
- 总焦距公式:由 $\frac{1}{f} = \frac{1}{f_1} + \frac{1}{f_2}$ 变形得到总焦距表达式。
公式推导过程
-
定义光焦度:
对于第一个透镜,光焦度为 $\phi_1 = \frac{1}{f_1}$;
对于第二个透镜,光焦度为 $\phi_2 = \frac{1}{f_2}$。 -
组合光焦度:
两透镜紧密接触时,总光焦度为两者之和:
$\phi_{\text{总}} = \phi_1 + \phi_2 = \frac{1}{f_1} + \frac{1}{f_2}.$ -
求总焦距:
总焦距 $f$ 满足 $\frac{1}{f} = \phi_{\text{总}}$,因此:
$f = \frac{1}{\phi_{\text{总}}} = \frac{1}{\frac{1}{f_1} + \frac{1}{f_2}} = \frac{f_1 f_2}{f_1 + f_2}.$
选项分析
- 选项 C:$f = \frac{f_1 f_2}{f_1 + f_2}$,与推导结果一致,正确。
- 选项 A:$f = f_1 + f_2$,错误,总焦距应小于任一透镜的焦距。
- 选项 B:$f = -\frac{f_1 f_2}{f_1 + f_2}$,错误,总焦距为正。
- 选项 D:$f = \frac{f_1 + f_2}{f_1 f_2}$,错误,分子分母位置颠倒。