题目
折射率为1.5的平凸透镜,则该透镜的凸面的曲率半径为25cm,将透镜置于折射率为1.4的液体中,则透镜的焦距为()cm。A. 450B. 200C. 350D. 500
折射率为1.5的平凸透镜,则该透镜的凸面的曲率半径为25cm,将透镜置于折射率为1.4的液体中,则透镜的焦距为()cm。
A. 450
B. 200
C. 350
D. 500
题目解答
答案
C. 350
解析
步骤 1:确定透镜的焦距公式
透镜的焦距公式为:\[ \frac{1}{f} = (n - 1) \left( \frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2} \right) \]
其中,\( n \) 是透镜的折射率,\( R_1 \) 和 \( R_2 \) 分别是透镜两个表面的曲率半径。对于平凸透镜,\( R_1 = 25 \) cm,\( R_2 = \infty \)。
步骤 2:计算透镜在空气中的焦距
在空气中,透镜的焦距为:\[ \frac{1}{f_{air}} = (1.5 - 1) \left( \frac{1}{25} - \frac{1}{\infty} \right) = 0.5 \times \frac{1}{25} = \frac{1}{50} \]
所以,\( f_{air} = 50 \) cm。
步骤 3:计算透镜在液体中的焦距
在液体中,透镜的焦距为:\[ \frac{1}{f_{liquid}} = \left( \frac{n_{lens} - n_{liquid}}{n_{liquid}} \right) \left( \frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2} \right) \]
代入数值:\[ \frac{1}{f_{liquid}} = \left( \frac{1.5 - 1.4}{1.4} \right) \left( \frac{1}{25} - \frac{1}{\infty} \right) = \frac{0.1}{1.4} \times \frac{1}{25} = \frac{1}{350} \]
所以,\( f_{liquid} = 350 \) cm。
透镜的焦距公式为:\[ \frac{1}{f} = (n - 1) \left( \frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2} \right) \]
其中,\( n \) 是透镜的折射率,\( R_1 \) 和 \( R_2 \) 分别是透镜两个表面的曲率半径。对于平凸透镜,\( R_1 = 25 \) cm,\( R_2 = \infty \)。
步骤 2:计算透镜在空气中的焦距
在空气中,透镜的焦距为:\[ \frac{1}{f_{air}} = (1.5 - 1) \left( \frac{1}{25} - \frac{1}{\infty} \right) = 0.5 \times \frac{1}{25} = \frac{1}{50} \]
所以,\( f_{air} = 50 \) cm。
步骤 3:计算透镜在液体中的焦距
在液体中,透镜的焦距为:\[ \frac{1}{f_{liquid}} = \left( \frac{n_{lens} - n_{liquid}}{n_{liquid}} \right) \left( \frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2} \right) \]
代入数值:\[ \frac{1}{f_{liquid}} = \left( \frac{1.5 - 1.4}{1.4} \right) \left( \frac{1}{25} - \frac{1}{\infty} \right) = \frac{0.1}{1.4} \times \frac{1}{25} = \frac{1}{350} \]
所以,\( f_{liquid} = 350 \) cm。