Отражение и… — Задание ЕГЭ по физике №00019502
Отражение и Преломление (нет в 2026)
№2. Задание без номера
ID: 00019502
На стеклянную призму с преломляющим углом $\alpha = 30^\circ$ нормально к её передней грани падает параллельный пучок монохроматического зелёного света, для которого показатель преломления $n = 1{,}65$ (стекло — тяжёлый флинт). После преломления в призме пучок идёт вдоль главной оптической оси тонкой линзы с фокусным расстоянием $F = 30$ см и после неё собирается в точку на экране, параллельном плоскости линзы. Затем при том же расположении элементов оптической системы по тому же направлению на призму пускают параллельный пучок монохроматического голубого света, для которого показатель преломления стекла из-за явления дисперсии света больше на $\Delta n = 0{,}01$. На какое расстояние $\Delta l$ при этом сдвинется точка, в которой собираются лучи на экране? См. рисунок.

Источник: ФИПИ
Решение
Идея
Зелёный пучок входит в призму перпендикулярно передней грани (значит, на ней не преломляется) и преломляется только на второй грани. Там он отклоняется на некоторый угол и после призмы идёт точно вдоль оси линзы — поэтому собирается в её фокусе на оси. У голубого света показатель преломления чуть больше, поэтому призма отклоняет его сильнее и он выходит под малым углом к оси. Наклонный параллельный пучок линза собирает в фокальной плоскости, но уже не на оси, а сбоку — это смещение и нужно найти.
Шаг 1. Угол выхода из призмы
Внутри призмы луч падает на вторую грань под углом, равным преломляющему углу $\alpha = 30^\circ$. По закону преломления при выходе в воздух $n\sin\alpha = \sin\gamma$, то есть $\sin\gamma = 1{,}65\cdot\sin 30^\circ = 0{,}825$.
Шаг 2. Как меняется угол при смене цвета
Угол отклонения $\delta = \gamma - \alpha$. При изменении показателя на $\Delta n$ меняется только $\gamma$: из $\sin\gamma = n\sin\alpha$ получаем $\cos\gamma\,\Delta\gamma = \sin\alpha\,\Delta n$, откуда $\Delta\delta = \Delta\gamma = \dfrac{\sin\alpha}{\cos\gamma}\,\Delta n$. Здесь $\cos\gamma = \sqrt{1 - 0{,}825^2} \approx 0{,}565$.
Шаг 3. Смещение точки на экране
Наклонённый на угол $\Delta\delta$ параллельный пучок собирается в фокальной плоскости со сдвигом $\Delta l = F\,\tan(\Delta\delta) \approx F\,\Delta\delta$ от прежней точки. Подставляем: $\Delta l = F\cdot\dfrac{\sin\alpha}{\cos\gamma}\,\Delta n = 30\cdot\dfrac{0{,}5}{0{,}565}\cdot 0{,}01 \approx 0{,}265$ см.
Ответ
Δl ≈ 0,265 см ≈ 2,65 мм
Другие задания по теме «Отражение и Преломление (нет в 2026)» (8)
- Задание — №00026590 — Верхняя грань АВ прозрачного клина посеребрена и представляет собой плоское…
- Задание — №00026587 — В дно водоёма глубиной 2 м вертикально вбита свая. На 1 м свая выступает из…
- Задание — №00026583 — Нижняя грань АС прозрачного клина посеребрена и представляет собой плоское…
- Задание — №00019536 — Школьник наблюдает, как его отец занимается подводной охотой в спокойной…
- Задание — №00019534 — Школьник на уроке физики получил вогнутое полусферическое зеркало радиусом R и…
- Задание — №00019533 — Два плоских зеркала образуют прямой двугранный угол, перпендикулярно…
- Задание — №00019501 — На горизонтальном столе лежит квадратная плоскопараллельная пластина со…
- Задание — №00019500 — Ныряльщик, находящийся в бассейне, смотрит вверх с глубины h на спокойную…