Global EE

Геометрическая… — Задание 14 ЕГЭ по физике №00017305

Задание №14. Электродинамика. Выбор Утверждений

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.

  1. Изображение точечного источника света будет находиться справа от линзы на расстоянии $b\gt a$ от неё.
  2. 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.
  3. 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.
  4. Если линзу сместить перпендикулярно главной оптической оси, не изменяя расстояния $a$, то оптическая сила линзы не изменится.
  5. 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

24
Другие задания по теме «Геометрическая Оптика» (8)