Тонкие Линзы — Задание 13 ЕГЭ по физике №00003496

Дано:

тонкая собирающая линза с фокусным расстоянием $F$, точечный источник $S$ расположен выше главной оптической оси, правее фокуса (см. рисунок)

Найти:

точку — изображение источника $S$

Решение:

Для построения изображения точки в тонкой линзе достаточно двух стандартных лучей, идущих от источника $S$ к линзе.

Луч 1 — идёт через оптический центр линзы $O$. Такой луч не преломляется и проходит сквозь линзу без изменения направления, то есть по прямой, соединяющей $S$ и $O$, и дальше за линзой.

Луч 2 — идёт от источника параллельно главной оптической оси. Дойдя до линзы, он преломляется так, что дальше идёт через дальний (по ходу луча) фокус линзы $F$.

Источник $S$ находится дальше фокуса линзы, поэтому линза строит его действительное изображение по другую сторону от линзы. Так как источник расположен выше оси, изображение — по свойству собирающей линзы для реального источника за фокусом — получается перевёрнутым, то есть лежит ниже оси, и находится дальше от линзы, чем ближний фокус, на стороне, противоположной источнику.

Проводя оба луча по правилам построения (луч через центр — прямая линия, второй луч после линзы — через фокус) и находя точку их пересечения по другую сторону линзы, видим, что она совпадает с точкой $3$ на рисунке: она лежит ниже оси и левее линзы, что соответствует пересечению обоих построенных лучей.

Изображением источника $S$ является точка $3$.