ID: 00019502
На стеклянную призму с преломляющим углом \alpha = 30^\circ нормально к её передней грани падает параллельный пучок монохроматического зелёного света, для которого показатель преломления n = 1{,}65 (стекло — тяжёлый флинт). После преломления в призме пучок идёт вдоль главной оптической оси тонкой линзы с фокусным расстоянием F = 30 см и после неё собирается в точку на экране, параллельном плоскости линзы. Затем при том же расположении элементов оптической системы по тому же направлению на призму пускают параллельный пучок монохроматического голубого света, для которого показатель преломления стекла из-за явления дисперсии света больше на \Delta n = 0{,}01. На какое расстояние \Delta l при этом сдвинется точка, в которой собираются лучи на экране? См. рисунок.

Источник: ФИПИ
Зелёный пучок входит в призму перпендикулярно передней грани (значит, на ней не преломляется) и преломляется только на второй грани. Там он отклоняется на некоторый угол и после призмы идёт точно вдоль оси линзы — поэтому собирается в её фокусе на оси. У голубого света показатель преломления чуть больше, поэтому призма отклоняет его сильнее и он выходит под малым углом к оси. Наклонный параллельный пучок линза собирает в фокальной плоскости, но уже не на оси, а сбоку — это смещение и нужно найти.
Внутри призмы луч падает на вторую грань под углом, равным преломляющему углу \alpha = 30^\circ. По закону преломления при выходе в воздух n\sin\alpha = \sin\gamma, то есть \sin\gamma = 1{,}65\cdot\sin 30^\circ = 0{,}825.
Угол отклонения \delta = \gamma - \alpha. При изменении показателя на \Delta n меняется только \gamma: из \sin\gamma = n\sin\alpha получаем \cos\gamma\,\Delta\gamma = \sin\alpha\,\Delta n, откуда \Delta\delta = \Delta\gamma = \dfrac{\sin\alpha}{\cos\gamma}\,\Delta n. Здесь \cos\gamma = \sqrt{1 - 0{,}825^2} \approx 0{,}565.
Наклонённый на угол \Delta\delta параллельный пучок собирается в фокальной плоскости со сдвигом \Delta l = F\,\tan(\Delta\delta) \approx F\,\Delta\delta от прежней точки. Подставляем: \Delta l = F\cdot\dfrac{\sin\alpha}{\cos\gamma}\,\Delta n = 30\cdot\dfrac{0{,}5}{0{,}565}\cdot 0{,}01 \approx 0{,}265 см.
Ответ: \Delta l \approx 0{,}265 см \approx 2{,}65 мм.
Δl ≈ 0,265 см ≈ 2,65 мм