Edits to “Условие”, “Решение”, “Ответ”

emixter edited
revision #14085 parent #14084 ← older
@@ -1,11 +1,44 @@
### Условие
−$13.4.21.$ [Вставьте условие задачи]
+$13.4.21.$ Жука фотографируют в двух масштабах, поднося аппарат на расстояние, равное сначала тройному, а затем пятикратному фокусному расстоянию объектива. Как нужно изменить диаметр диафрагмы объектива, чтобы освещенность изображения на пленке в обоих случаях была одинаковой? Диаметр диафрагмы в обоих случаях много меньше расстояния до жука.
### Решение
−dfs
+Поскольку диаметр диафрагмы много меньше расстояния до жука, то жука можно считать точечным источником, свет от которого приходит на объектив почти параллельными лучами.
+Чем больше будет площадь диафрагмы, тем больший поток света будет попадать на плёнку от жука и, соответственно, освещённость плёнки будет больше. То есть $E\sim d^{2}$, где $d$ - диаметр диафрагмы. С другой стороны освещённость поверхности будет тем меньше, чем больше расстояние до неё. Если точечный источник энергии создает поток $\Phi$, то в изотропной, однородной среде освещённость сферы радиусом $b$ по определению будет:
+
+$$E=\frac{\Phi}{S}=\frac{\Phi}{4\pi b^{2}}\sim \frac{1}{b^{2}}$$
+
+В нашей задаче $b$ это расстояние от объектива до изображения. Итак, освещённость плёнки будет прямо пропорциональна квадрату диаметра диафрагмы и обратно пропорциональна квадрату расстояния между объективом и изображением:
+
+$$E\sim \left( \frac{d}{b} \right)^{2}$$
+
+По условию задачи у нас освещённость в обоих режимах съемки одинакова:
+
+$$E_{1}=E_{2}$$
+$$\left( \frac{d_{1}}{b_{1}} \right)^{2}=\left( \frac{d_{2}}{b_{2}} \right)^{2}$$
+
+Отсюда $d_{2}$:
+
+$$d_{2}=\frac{b_{2}}{b_{1}}d_{1} \tag{1}$$
+
+Для нахождения расстояний $b_{1}$ и $b_{2}$ воспользуемся уравнением линзы:
+
+$$\frac{1}{a}+\frac{1}{b}=\frac{1}{f}\Longrightarrow \frac{1}{b}=\frac{1}{f}-\frac{1}{a}$$
+
+Для $a=a_{1}=3f$:
+
+$$\frac{1}{b_{1}}=\frac{1}{f}-\frac{1}{3f}=\frac{2}{3f}\Longrightarrow b_{1}=\frac{3f}{2}$$
+
+Для $a=a_{2}=5f$:
+
+$$\frac{1}{b_{2}}=\frac{1}{f}-\frac{1}{5f}=\frac{4}{5f}\Longrightarrow b_{2}=\frac{5f}{4}$$
+
+Подставим найденные значения в (1):
+
+$$d_{2}=\frac{\frac{5f}{4}}{\frac{3f}{2}}d_{1}=\frac{5}{6}d_{1}$$
+
#### Ответ
−[Вставьте краткий ответ или результат в рамке]
+$d_{2}=\frac{5}{6}d_{1}$