Шаг 1. Анализ луча, проходящего через оптический центр

Луч, идущий от вершины предмета через оптический центр собирающей линзы, проходит прямо, не преломляясь. На графике мы видим пунктирную прямую, которая проходит через центр линзы и вершину B изображения AB. Это означает, что вершина искомого предмета обязана лежать на этой же прямой. Этому условию соответствуют предметы 2 и 3 (они направлены вниз, а изображение вверх, что логично для действительного изображения).

Шаг 2. Формула тонкой линзы

Связь между фокусным расстоянием F (м), расстоянием от линзы до предмета d (м) и расстоянием до изображения f (м) выражается формулой:

\frac{1}{F} = \frac{1}{d} + \frac{1}{f} \text{ (м}^{-1}\text{)}

По рисунку четко видно, что основание A изображения находится дальше двойного фокуса, следовательно, f > 2F (м).

Шаг 3. Анализ расстояний и выбор предмета

Исходя из свойств собирающей линзы проанализируем оставшиеся варианты (2 и 3):

• Если бы предмет находился ровно в двойном фокусе, то есть d = 2F (м) (эту позицию занимает предмет 3), то его изображение сформировалось бы также ровно в двойном фокусе f = 2F (м). Это противоречит рисунку.

• Чтобы изображение оказалось за двойным фокусом (f > 2F (м)), сам предмет должен располагаться строго между главным и двойным фокусом:

  F < d < 2F \text{ (м)}

  На оптической оси в этом интервале находится предмет 2.