Физика /1.Теоретическая физика
К.п.н. Мищик С.А.
Государственный морской университет имени
адмирала Ф.Ф.Ушакова ,
Россия
Системные задачи геометрической оптики
прикладной физики морского флота
Системные
задачи геометрической оптики прикладной физики морского
флота отражают целостно-системное моделирование основных элементов транспортных
объектов. При этом возникает ориентация на единство базисных характеристик
предметных и исполнительных условий относительно предмета содержания и способа
его реализации. Рассматриваются: фокусное
расстояние линзы судовой оптической системы, погруженной в морскую воду; смещение
окуляра морской зрительной трубы при наводке на резкость; радиусы кривизны
поверхностей морской, таможенной, досмотровой лупы; аналитический монохроматический
луч света на поверхности равнобедренной призмы оптического преобразователя на морском флоте.
В процессе решения системных задач геометрической оптики прикладной физики морского флота
необходимо применять основные положения теории деятельности, системного анализа
и теории формирования интеллекта.
Системный анализ предполагает
выполнение последовательности системных аналитических действий: выделить объект
анализа – задачу геометрической оптики прикладной физики морского флота (ЗГОПФМФ)
как систему; установить порождающую среду ЗГОПФМФ; определить уровни анализа ЗГОПФМФ;
представить целостные свойства ЗГОПФМФ относительно пространственных, и временных
характеристик и их комбинаций; выделить структуру уровня анализа ЗГОПФМФ;
установить структурные элементы уровня анализа ЗГОПФМФ; определить
системообразующие связи данного уровня анализа ЗГОПФМФ; представить
межуровневые связи анализа ЗЭМВПФМФ; выделить форму организации ЗГОПФМФ;
установить системные свойства и поведение ЗГОПФМФ.
Задача 1
Определить фокусное
расстояние F2 линзы судовой оптической системы, погруженной в морскую
воду, если фокусное расстояние в воздухе линзы судовой оптической системы равно
F1=20
см. Показатель преломления материала линзы п1=1,6. Показатель
преломления морской воды п2=4/3.
Ответ: F2=0,59 м .
Задача 2
Морская зрительная труба с фокусным расстоянием F=50
см установлена на бесконечность.
После того как окуляр морской зрительной трубы передвинули на некоторое расстояние,
стали ясно видны предметы, удаленные от объектива на расстояние а=50
м. На какое расстояние d передвинули окуляр морской зрительной
трубы при наводке?
Ответ: d = 5 мм .
Задача 3
Определить радиусы кривизны R1 = R2 поверхностей
морской, таможенной, досмотровой лупы, чтобы она давала увеличение для нормального
глаза k = 10 ? Показатель преломления стекла, из которого сделана морская,
таможенная, досмотровая лупа, n = 1,5.
Ответ: R1 = R2 = 25 мм .
Задача 4
Радиусы кривизны поверхностей двояковыпуклой линзы судовой
оптической системы равны R1
= R2 = 50 см. Показатель преломления материала линзы n = 1,5 .
Определить оптическую силу D линзы судовой оптической системы.
Ответ: D = 2 дптр .
Задача 5
На дно сосуда морского оптоэлектронного датчика,
наполненного водой до высоты h=10 см, помещен базисный, точечный
источник света. На поверхности воды плавает круглая непрозрачная диафрагма-пластинка
так, что её центр находится над источником базисного света. Определить
наименьший радиус r диафрагмы-пластинки, если ни
один сигнальный луч не должен выйти из поверхность воды в морском
оптоэлектронном датчике .
Ответ: r = 0,114 м .
Задача 6
Луч белого света падает на боковую поверхность морского
оптического преобразователя на основе равнобедренной призмы под таким углом,
что красный луч выходит из нее перпендикулярно к второй грани. Определить углы
отклонения δкр и δф красного и
фиолетового лучей от первоначального направления в морском оптическом
преобразователя, если преломляющий угол призмы γ=45°. Показатели
преломления материала призмы в морском оптическом преобразователе для красного
и фиолетового лучей равны nкр = 1,37
и nф
= 1,42.
Ответ: 
.
Задача 7
Аналитический монохроматический луч света падает на боковую
поверхность равнобедренной призмы морского оптического преобразователя и после
преломления идет в призме параллельно ее основанию. Выйдя из призмы, он
оказывается отклоненным на угол δ от своего перво начального
направления, Найти связь между преломляющим углом призмы γ, углом отклонения
луча δ
и показателем преломления для этого луча n морского
оптического преобразователя.
Ответ: 
.
Задача 8
Горизонтальный навигационный луч света падает на
вертикально расположенное зеркало морского секстана. Зеркало поворачивается на
угол α
около вертикальной оси. Определить угол поворота φ отраженного
навигационного луча.
Ответ: φ = 2 α .
Литература: