Тонкие Линзы — Задание 13 ЕГЭ по физике №00043054

Справа от собирающей линзы над главной оптической осью стоит точечный источник $S$, а на рисунке отмечены шесть точек-кандидатов. Нужно выбрать ту, где получится изображение $S$.

Сначала поймём, где стоит источник. На оси отмечены $F$ и $2F$ по обе стороны линзы. $S$ находится чуть ближе к линзе, чем отметка $2F$, но дальше $F$ — то есть между фокусом и двойным фокусом.

Источник дальше фокуса — значит, после линзы лучи сходятся, и изображение действительное: оно по другую сторону линзы и перевёрнутое. $S$ над осью — значит, изображение под осью и слева. Это сразу убирает точку 1 (она справа) и точки 3 и 4 (они над осью).

Остаются 2, 5 и 6. Луч из $S$ через оптический центр не преломляется, и все три точки лежат почти на его продолжении, поэтому нужен второй луч. Пустим луч из $S$ параллельно оси: после линзы он пройдёт через левый фокус $F$. Этот луч опускается круче центрального и пересекает его далеко за отметкой $2F$ — там стоит точка 6.

Проверим себя формулой тонкой линзы. По рисунку $d\approx1{,}75F$, тогда $$\dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{F}-\dfrac{1}{1{,}75F}\ \Rightarrow\ f=\dfrac{1{,}75}{0{,}75}F\approx2{,}3F$$ Изображение дальше $2F$ и увеличено примерно в $\dfrac{2{,}3}{1{,}75}\approx1{,}3$ раза — это точка 6: слева, под осью, дальше двойного фокуса и ниже, чем источник над осью.