Правильным ответом является вариант а) двояковогнутая линза. Ниже приведено подробное физическое обоснование этого выбора. Принцип работы линз Для решения этой задачи необходимо рассмотреть свойства двух основных типов линз:
- Собирающая линза (двояковыпуклая или плосковыпуклая):
- Тип изображения в такой линзе сильно зависит от расстояния между объектом и линзой.
- Если человек стоит далеко (дальше фокусного расстояния), изображение будет перевернутым.
- Если человек стоит очень близко, изображение будет прямым и увеличенным (эффект лупы).
- Поскольку в условии сказано, что изображение всегда прямое и уменьшенное на любом расстоянии, собирающие линзы (варианты «б» и «в») не подходят.
- Рассеивающая линза (двояковогнутая):
- Эта линза обладает свойством рассеивать параллельные лучи света.
- Независимо от того, где находится предмет, рассеивающая линза всегда строит изображение со следующими характеристиками:
- Мнимое: образуется на пересечении продолжений лучей.
- Прямое: не перевернутое «вверх ногами».
- Уменьшенное: размер изображения всегда меньше оригинала.
- Это в точности соответствует описанию работы дверного глазка.
- Плоская пластина (вариант «г»):
- Она не преломляет лучи таким образом, чтобы изменять размер изображения. Сквозь плоское стекло мы видим предметы в их натуральную величину, что не дает широкого угла обзора, необходимого для дверного глазка.
Физическая формула Для линз справедливо уравнение тонкой линзы: Где:
- — фокусное расстояние. Для рассеивающей линзы . — расстояние от предмета до линзы. — расстояние от линзы до изображения.
В случае рассеивающей линзы всегда будет отрицательным и по модулю меньше , что и дает мнимое уменьшенное изображение. Вывод Дверной глазок должен обеспечивать широкий угол обзора (панорамность), чтобы видеть пространство перед дверью целиком. Именно двояковогнутая (рассеивающая) линза позволяет «сжать» большое пространство в маленькое прямое изображение, которое удобно рассматривать глазом вплотную. Хотите, чтобы я помог разобрать построение хода лучей в такой линзе для наглядности?