Геометрическая… — Задание 14 ЕГЭ по физике №00017305
Геометрическая Оптика
№2. Задание 14
ID: 00017305
Фокусное расстояние тонкой собирающей линзы равно $F$. На главной оптической оси слева от линзы на расстоянии $a=2{,}5F$ от неё находится точечный источник света. Горизонтальная ось $Ox$ совпадает с главной оптической осью линзы (см. рисунок). Выберите все верные утверждения.
- Изображение точечного источника света будет находиться справа от линзы на расстоянии $b\gt a$ от неё.
- Если линзу переместить вдоль главной оптической оси так, что расстояние от источника до линзы уменьшится на величину $l=F$, то изображение будет находиться справа от линзы на расстоянии $b\gt a$ от неё.
- Если линзу переместить так, что расстояние от источника до линзы станет равным $3{,}5F$, то изображение будет находиться справа от линзы на расстоянии $b\gt a$ от неё.
- Если линзу сместить перпендикулярно главной оптической оси, не изменяя расстояния $a$, то оптическая сила линзы не изменится.
- Если линзу повернуть относительно главной оптической оси на угол $\alpha$, то изображение источника повернётся относительно оси $Ox$ на угол $2\alpha$.
Источник: ФИПИ
Решение
Идея
Везде работает формула линзы $\dfrac{1}{F}=\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}$, откуда $b=\dfrac{aF}{a-F}$. Достаточно подставлять разные $a$ и сравнивать получившееся $b$ с исходным $a=2{,}5F$. А два последних пункта — на понимание, что такое оптическая сила и ось симметрии линзы.
Разбираем пункты
1) При $a=2{,}5F$ изображение на $b\gt a$ — НЕВЕРНО. $b=\dfrac{2{,}5F\cdot F}{2{,}5F-F}=\dfrac{2{,}5F}{1{,}5}\approx1{,}67F$. Это меньше $a=2{,}5F$. Логично: предмет дальше двойного фокуса, значит изображение ближе двойного фокуса, то есть ближе предмета.
2) Расстояние уменьшили на $F$, стало $a=1{,}5F$ — изображение на $b\gt a$ — ВЕРНО. $b=\dfrac{1{,}5F\cdot F}{1{,}5F-F}=\dfrac{1{,}5F}{0{,}5}=3F$. Это больше $a=2{,}5F$. (Теперь предмет между $F$ и $2F$ — изображение получается дальше двойного фокуса.)
3) Расстояние стало $3{,}5F$ — изображение на $b\gt a$ — НЕВЕРНО. $b=\dfrac{3{,}5F\cdot F}{3{,}5F-F}=\dfrac{3{,}5F}{2{,}5}=1{,}4F$. Это меньше $a=2{,}5F$ — предмет ещё дальше, изображение ещё ближе.
4) Сдвиг линзы перпендикулярно оси — оптическая сила не меняется — ВЕРНО. Оптическая сила $D=1/F$ — это собственная характеристика линзы (форма стекла и его материал). Подвинули линзу вбок — стекло то же самое, значит и сила та же.
5) Поворот линзы вокруг оптической оси даёт поворот изображения на $2\alpha$ — НЕВЕРНО. Главная оптическая ось — это ось симметрии линзы. Крутим линзу вокруг неё — круглая линза выглядит абсолютно так же, ничего не меняется, и изображение точки на оси остаётся на месте. Никакого поворота на $2\alpha$ нет.
Ответ
Другие задания по теме «Геометрическая Оптика» (8)
- Задание 14 №00025974 — Школьник, изучая законы геометрической оптики, провёл опыт по преломлению света…
- Задание 14 №00025957 — Школьник, изучая законы геометрической оптики, провёл опыт по преломлению света…
- Задание 14 №00017745 — Стеклянную линзу, изображённую на рисунке, перенесли из воздуха в глицерин. По…
- Задание 14 №00017743 — Луч монохроматического света падает из воздуха на поверхность стеклянной…
- Задание 14 №00017691 — Предмет AB находится на расстоянии 7 см от тонкой собирающей линзы с фокусным…
- Задание 14 №00017690 — В распоряжении ученика были тонкая собирающая линза, лампочка и экран. Ученик…
- Задание 14 №00017689 — Точечный источник света находится в ёмкости с жидкостью и опускается…
- Задание 14 №00017225 — При изучении законов геометрической оптики ученик расположил небольшой предмет…