Тонкие Линзы (нет… — Задание ЕГЭ по физике №00015354

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.