Задание 25 ЕГЭ, физика: Оптика
На главной оптической оси тонкой собирающей линзы с фокусным расстоянием F = 10 см на расстоянии d = 30 см от линзы находится точечный источник света S. За линзой в ее фокальной плоскости расположено плоское зеркало, отражающая поверхность которого направлена в сторону линзы. Рассчитайте, на каком расстоянии от линзы находится изображение источника в данной оптической системе, и сделайте чертеж, поясняющий расчет.
Разбор
Шаг 1. Найдём положение первичного изображения в линзе.
Применим формулу тонкой линзы для источника S, расположенного на расстоянии d = 30 см:
Получаем f = 15 см. Изображение действительное, находится справа от линзы.
Шаг 2. Определим положение относительно зеркала.
Зеркало расположено в фокальной плоскости линзы, то есть на расстоянии F = 10 см от неё. Первичное изображение находится на расстоянии:
за зеркалом (правее его).
Шаг 3. Отражение в зеркале.
Плоское зеркало создаёт симметричное изображение. Отражённое изображение будет на расстоянии a' = 5 см перед зеркалом (левее его), то есть на расстоянии:
справа от линзы (отражённое изображение играет роль нового источника для второго прохождения через линзу).
Шаг 4. Второе прохождение через линзу.
Применим формулу линзы для хода слева направо, где d' = 5 см — расстояние «источника» (отражённого изображения) до линзы:
Получаем f' = −10 см. Отрицательное значение означает, что изображение S' — мнимое, находится справа от линзы в фокусной плоскости, на расстоянии 10 см от неё.
Типичные ошибки
- Забыли, что зеркало находится в фокальной плоскости, а не совпадает с линзой — это меняет расстояния и схему расчёта.
- Применили формулу линзы без учёта отражения в зеркале или пропустили второе преломление через линзу.
- Ошибка в знаке при втором применении формулы линзы — не заметили, что расстояние d' = 5 см меньше фокусного, что даёт отрицательное f' и мнимое изображение.
Похожие задачи
- № 9168На оптической оси тонкой собирающей линзы с фокусным расстоянием F = 10 см слева от нее на расстоянии a = 3F/2 = 15 см н
- № 3685Точечный источник света S находится в передней фокальной плоскости собирающей линзы на расстоянии … от ее главной оптиче
- № 51380За собирающей линзой с фокусным расстоянием F = 30 см справа от неё перпендикулярно главной оптической оси расположено п
- № 38063На главной оптической оси тонкой собирающей линзы с фокусным расстоянием … на расстоянии … от плоскости линзы находится
- № 7902… На расстоянии b = 4 см от собирающей линзы с фокусным расстоянием 20 см находится точечный источник света, расположенн
- № 10490В плоскости, параллельной плоскости тонкой собирающей линзы, по окружности со скоростью … движется точечный источник све