На Меркурии сутки длятся 58 земных дней. Один же год на нём длится 88 земных дней. Космический аппарат был послан на Меркурий 12 февраля 3228 года по земному летоисчислению (обратите внимание на то, что этот год был високосным). Достигнув поверхности планеты за трое земных суток, аппарат принялся собирать научные данные. Проработав на чужой планете два меркурианских года, аппарат должен был стартовать обратно на Землю, но из-за неисправности двигателей не смог взлететь. Через половину меркурианских суток для аппарата был отправлен космонавт Анатолий, долетевший до Меркурия за то же время, что и космический аппарат. Анатолий потратил на ремонт двое земных суток, после чего успешно отправился на Землю, но из-за некоторых обстоятельств долетел до неё за втрое большее время, чем длился его полёт от Земли к Меркурию. Какого числа по земному календарю Анатолий вернулся на Землю? Введите число.
Решение: возможно два варианта – линза собирающая, изображение мнимое, либо линза рассеивающая, и изображение также мнимое. Пусть f – расстояние от линзы до изображения, d – расстояние между линзой и предметом, F – фокусное расстояние линзы. Рассмотрим оба случая по порядку.
Линза собирающая. Изображение будет прямым (и мнимым) только в одном случае – если расстояние между линзой и предметом меньше фокусного, т.е. d < F. Тогда d = F – l и f = F + l. Подставим в формулу тонкой линзы, и после преобразований получим квадратное уравнение
1F=1d−1f=1F−l−1F+l=2lF2−l2,F2−2l⋅F−l2=0.
Линза рассеивающая. Изображение прямое (мнимое, и при этом симметричное предмету относительно фокуса) может быть только в одном случае – если расстояние между линзой и предметом больше фокусного, т.е. d > F. Тогда d = F + l и f = F – l. Подставим в формулу тонкой линзы, и после преобразований получим квадратное уравнение
−1F=1d−1f=1F+l−1F−l=−2lF2−l2,F2−2l⋅F−l2=0.
Как видим, в обоих случаях получились одинаковые уравнения. Найдём корни этого уравнения и учтём, что F величина неотрицательная (правило знаков учли, при записи формулы линзы), т.е оставим только положительный корень квадратного уравнения
F2−2l⋅F−l2=0,D=4l2+2l2=8l2,F1,2=2l±22√⋅l2=(1±2–√)⋅l,F=(1+2–√)⋅l.
Так как принято считать фокусное расстояние рассеивающих линз величиной отрицательной, а у собирающих – положительной, то объединяя два случая, получаем
F=±(1+2–√)⋅l.
ответ: ± 9,6 см. (√2 ≈ 1,41)