Тонкие Линзы — Задание 13 ЕГЭ по физике №00043056

Справа от собирающей линзы стоит точечный источник $S$ — ровно над отметкой $2F$, то есть на двойном фокусном расстоянии. Нужно выбрать его изображение из точек 1–4.

Источник дальше фокуса, значит, изображение действительное: по другую сторону линзы и перевёрнутое. $S$ над осью — изображение слева и под осью. Точки 2 (над осью) и 4 (справа) отпадают.

Где именно? Подставим $d=2F$ в формулу тонкой линзы: $$\dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{F}-\dfrac{1}{2F}=\dfrac{1}{2F}\ \Rightarrow\ f=2F$$ Изображение тоже на двойном фокусе, а увеличение $\dfrac{f}{d}=1$ — того же размера, что и источник.

Слева под осью, ровно под отметкой $2F$, стоит точка 1. Точка 3 — под отметкой $F$, туда изображение попасть не может.

Проверим построением: луч из $S$ через центр линзы идёт не преломляясь и уходит вниз-влево; луч, параллельный оси, после линзы проходит через левый фокус. Они пересекаются на расстоянии $2F$ слева, на такой же глубине под осью, на какой $S$ над осью, — в точке 1.