Идея

Здесь ключевое — где стоит источник. Он лежит точно в передней фокальной плоскости. А лучи, вышедшие из точки, которая стоит в фокусе, после линзы идут параллельным пучком. Дальше этот пучок отражается от зеркала и проходит линзу второй раз. Параллельный пучок линза собирает обратно в фокальной плоскости — там и будет изображение.

Шаг 1. После линзы — параллельный пучок

Источник в фокусе \Rightarrow за линзой лучи параллельны. Поскольку S сдвинут от оси на l, пучок наклонён к оси на угол \theta, где \operatorname{tg}\theta = l/F (F — фокусное расстояние линзы).

Шаг 2. Отражение от зеркала

Зеркало стоит в задней фокальной плоскости перпендикулярно оси. Параллельный пучок отражается и остаётся параллельным, но теперь наклонён в другую сторону — на угол \theta по другую сторону оси.

Шаг 3. Линза собирает пучок обратно

Параллельный пучок, проходя линзу, собирается в её фокальной плоскости. Значит, изображение S' окажется снова в передней фокальной плоскости, но по другую сторону от оси, на том же расстоянии l от неё. Лучи реально пересекаются \Rightarrow изображение действительное.

Шаг 4. Расстояние

Точки S и S' лежат в одной плоскости, по разные стороны оси, каждая на l от неё. Значит SS' = 2l = 2 \cdot 2 = 4 см. Фокусное расстояние в ответ не вошло — оно сократилось.

Ответ: SS' = 4 см