Задание 25 ЕГЭ, физика: Оптика

Шаг 1. Ход лучей от источника через линзу

Точечный источник S находится в передней фокальной плоскости линзы на расстоянии $l = 2$ см от главной оптической оси. По свойству собирающей линзы, все лучи, выходящие из точки, лежащей в фокальной плоскости, преломляются и выходят из линзы параллельно друг другу. Угол наклона этого параллельного пучка к оси определяется геометрией: $\tan\alpha = \frac{l}{F}$, где $F$ — фокусное расстояние линзы.

Шаг 2. Отражение от зеркала

Параллельный пучок лучей падает на плоское зеркало, расположенное в задней фокальной плоскости линзы перпендикулярно оси. По закону отражения, угол падения равен углу отражения. Пучок отражается симметрично относительно нормали к зеркалу (которая совпадает с главной оптической осью) и распространяется в обратном направлении под тем же углом $\alpha$ к оси.

Шаг 3. Ход лучей от зеркала к линзе и формирование изображения

Отражённый параллельный пучок возвращается к линзе. По принципу обратимости света и свойству собирающей линзы, параллельный пучок, наклоненный под углом $\alpha$ к оси, после преломления в линзе сходится в точку передней фокальной плоскости. Благодаря симметрии отражения, эта точка S' расположена на той же фокальной плоскости, но на противоположной стороне оси от S, также на расстоянии $l$ от оси.

Шаг 4. Вычисление расстояния

Так как S и S' находятся в одной плоскости, симметричны относительно главной оси и каждая удалена на расстояние $l$ в противоположные стороны, расстояние между ними равно $SS' = 2l = 2 \times 2 = 4$ см.