РУҚА
ЕГЭ · физика · тақырып бойынша шешімдер

ФИПИ тапсырмаларының шешімдері ЕГЭ по физикаға: «Геометрическая оптика» — жауаптарымен

ФИПИ ашық банкінен тақырыптың әрбір есебі — жауабымен және алғашқы қадамдарымен талдау. Толық қадамдық шешім және ресми кілт – карточкадағы сілтемелер бойынша.

Шешімсіз тапсырмалар
115
жауаптары бар шешімдер
2 304
пәндегі есептер
6
тізім беттері
61ФИПИ 4F38F2№ 23Жоғары

Увеличение тонкой линзы

Тонкая линза, фокусное расстояние которой $15$ см, даёт на экране резкое изображение предмета с пятикратным увеличением. Экран придвинули к линзе вдоль её главной оптической оси на $30$ см. Затем…

  1. 1
    В первом случае изображение действительное, так как оно получено на экране. Обозначим расстояние от предмета до линзы через $d_1$, а расстояние от линзы до экрана — через $f_1$. Из условия увеличения получаем:$$\Gamma_1=\frac{f_1}{d_1}=5,\quad f_1=5d_1$$
  2. 2
    Подставим это соотношение в формулу тонкой линзы и найдём расстояния до пәннің и изображения:$$\frac{1}{F}=\frac{1}{d_1}+\frac{1}{f_1}=\frac{1}{d_1}+\frac{1}{5d_1}=\frac{6}{5d_1};\quad d_1=18\text{ см},\quad f_1=90\text{ см}$$

Ещё 4 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому6 қадам в разборе
62ФИПИ 507D42№ 23Күрделі

Расстояние между предметом и изображением

Предмет расположен на главной оптической оси тонкой собирающей линзы. Оптическая сила линзы $D = 5\ \text{дптр}$. Изображение предмета действительное, увеличение (отношение высоты изображения…

  1. 1
    Найдём фокусное расстояние собирающей линзы по оптической силе:$$f = \dfrac{1}{D} = \dfrac{1}{5}\ \text{м} = 0{,}2\ \text{м} = 20\ \text{см}$$
  2. 2
    Для действительного изображения увеличение связано с расстояниями до предмета и изображения соотношением $k = \dfrac{b}{a}$. Поэтому при $k = 2$ имеем $b = 2a$.

Ещё 3 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому5 қадам в разборе
63ФИПИ 52C56F№ 23Жоғары

Скорость изображения груза

Груз на пружине совершает гармонические колебания перпендикулярно главной оптической оси собирающей линзы с оптической силой $5\ \text{дптр}$. С помощью этой линзы получено чёткое изображение груза…

  1. 1
    Оптическая сила линзы связана с её фокусным расстоянием соотношением $D=\dfrac{1}{F}$. Поэтому$$F=\frac{1}{D}=\frac{1}{5}=0{,}2\ \text{м}$$
  2. 2
    Расстояние от линзы до экрана является расстоянием до изображения: $f=0{,}5\ \text{м}$. По формуле тонкой линзы найдём расстояние от груза до линзы:$$\frac{1}{F}=\frac{1}{d}+\frac{1}{f},\qquad \frac{1}{d}=\frac{1}{0{,}2}-\frac{1}{0{,}5}=3\ \text{м}^{-1},\qquad d=\frac{1}{3}\ \text{м}$$

Ещё 2 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому4 қадам в разборе
64ФИПИ 5453F0№ 23Күрделі

Период дифракционной решётки

Плоская монохроматическая световая волна с длиной волны 500 нм падает по нормали на дифракционную решётку. Параллельно решётке позади неё размещена собирающая линза с фокусным расстоянием 20 см…

  1. 1
    Для главных максимумов дифракционной решётки выполняется условие:$$d\sin\varphi_m=m\lambda$$
  2. 2
    При малых углах координата максимума в задней фокальной плоскости линзы равна:$$x_m\approx f\varphi_m=\frac{fm\lambda}{d}$$

Ещё 3 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому5 қадам в разборе
65ФИПИ 5C450A№ 23Күрделі

Дифракция в прозрачной жидкости

В прозрачном сосуде с водой находится дифракционная решётка, которая освещается параллельным пучком монохроматического света, падающим на решётку перпендикулярно её поверхности через боковую стенку…

  1. 1
    При переходе света из одной прозрачной среды в другую частота световой волны не изменяется: её задаёт источник.$$f = \text{const}$$
  2. 2
    Длина волны в жидкости определяется выражением:$$\lambda = \dfrac{c}{nf}$$

Ещё 3 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому5 қадам в разборе
66ФИПИ 6018BE№ 23Күрделі

Фокусное расстояние линзы

На рисунке пунктиром показана главная оптическая ось линзы, положения её оптического центра $O$, источника света $S$ и его изображения $S'$ в этой линзе. Определите фокусное расстояние линзы.

  1. 1
    По рисунку расстояние между соседними линиями сетки составляет $5\,\text{см}$, поскольку отрезок длиной $20\,\text{см}$ равен четырём клеткам.$$1\ \text{клетка}=\dfrac{20}{4}=5\,\text{см}$$
  2. 2
    Источник находится на расстоянии шести клеток от оптического центра, а изображение — на расстоянии трёх клеток.$$a=OS=6\cdot5=30\,\text{см},\quad b=OS'=3\cdot5=15\,\text{см}$$

Ещё 1 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому3 қадам в разборе
67ФИПИ 6D07DD№ 23Жоғары

Преломление света в клине

Верхняя грань $AB$ прозрачного клина посеребрена и представляет собой плоское зеркало. Угол при вершине клина $\alpha = 30^\circ$. Луч света падает из воздуха на клин перпендикулярно грани $AC$…

  1. 1
    При падении перпендикулярно грани $AC$ луч не меняет направления и распространяется внутри клина вертикально вверх.$$i_{AC}=0^\circ$$
  2. 2
    Грань $AB$ образует с горизонтальной гранью $AC$ угол $\alpha = 30^\circ$. После отражения от $AB$ луч отклоняется так, что его направление образует с горизонталью угол $30^\circ$ вниз.

Ещё 3 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому5 қадам в разборе
68ФИПИ 6FD77C№ 23Жоғары

Изображения крайних положений маятника

Математический маятник совершает колебания в плоскости рисунка с амплитудой $A = 1\ \text{см}$. Равновесное положение нити маятника находится на расстоянии $l = \sqrt{5}\ \text{см}$ от переднего…

  1. 1
    Переведём оптическую силу линзы в фокусное расстояние:$$f = \dfrac{1}{D} = \dfrac{1}{50}\ \text{м} = 0{,}02\ \text{м} = 2\ \text{см}$$
  2. 2
    Расстояния от переднего фокуса до крайних положений груза равны $l-A$ и $l+A$. Поэтому расстояния от линзы до этих положений:$$a_1 = f + l - A,\qquad a_2 = f + l + A$$

Ещё 3 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому5 қадам в разборе
69ФИПИ 74944E№ 23Жоғары

Изображение квадрата тонкой линзой

Квадрат со стороной $a = 20\ \text{см}$ лежит в плоскости главной оптической оси тонкой собирающей линзы с оптической силой $D = 2{,}5\ \text{дптр}$ так, что одна из его диагоналей перпендикулярна…

  1. 1
    Оптическая сила линзы равна $D = 2{,}5\ \text{дптр}$, поэтому фокусное расстояние:$$f = \frac{1}{D} = \frac{1}{2{,}5} = 0{,}4\ \text{м}$$
  2. 2
    Половина диагонали квадрата равна $s = \dfrac{a}{\sqrt{2}}$. Поэтому вершины диагонали, направленной вдоль главной оптической оси, находятся на расстояниях:$$d_1-s = 0{,}8-\frac{0{,}2}{\sqrt{2}}\ \text{м},\qquad d_1+s = 0{,}8+\frac{0{,}2}{\sqrt{2}}\ \text{м}$$

Ещё 6 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому8 қадам в разборе
70ФИПИ 89370B№ 23Жоғары

Изображения источников в линзе

Два точечных источника света находятся на главной оптической оси тонкой собирающей линзы на расстоянии $L = 1\ \text{м}$ друг от друга. Линза находится между ними. Расстояние от линзы до одного из…

  1. 1
    Расстояние от линзы до второго источника равно разности расстояния между источниками и расстояния до первого источника:$$a_2 = L-x = 1-0{,}20 = 0{,}80\ \text{м}$$
  2. 2
    Так как источники расположены по разные стороны линзы, для совпадения изображений выбираем случай $x < f < L-x$. Изображение первого источника является мнимым и находится с той же стороны линзы, что и первый источник, а изображение…

Ещё 8 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому10 қадам в разборе
71ФИПИ 895A8D№ 23Жоғары

Ускорение груза в колебаниях

Груз на пружине совершает гармонические колебания перпендикулярно главной оптической оси собирающей линзы с оптической силой $5\ \text{дптр}$ (см. рисунок). С помощью этой линзы получено чёткое…

  1. 1
    Оптическая сила линзы связана с фокусным расстоянием соотношением $D=\dfrac{1}{f}$.$$f=\dfrac{1}{D}=\dfrac{1}{5}=0{,}2\ \text{м}$$
  2. 2
    По условию расстояние от линзы до экрана равно расстоянию до изображения: $b=0{,}5\ \text{м}$. Из формулы тонкой линзы найдём расстояние от груза до линзы.$$\dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b},\qquad \dfrac{1}{a}=5-2=3,\qquad a=\dfrac{1}{3}\ \text{м}$$

Ещё 3 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому5 қадам в разборе
72ФИПИ 8FFFAC№ 23Жоғары

Перемещение пәннің у линзы

Линза, фокусное расстояние которой 15 см, даёт на экране резкое изображение предмета с пятикратным увеличением. Экран пододвинули к линзе вдоль её главной оптической оси на 30 см. Затем при…

  1. 1
    Для первоначального положения изображения увеличение по модулю равно 5. Для действительного изображения линзы $|\Gamma| = \dfrac{F_1}{d_1}$, поэтому $F_1 = 5d_1$.$$|\Gamma| = \frac{F_1}{d_1} = 5$$
  2. 2
    Используем формулу тонкой линзы и найдём первоначальное расстояние от пәннің до линзы.$$\frac{1}{f}=\frac{1}{d_1}+\frac{1}{F_1}=\frac{1}{d_1}+\frac{1}{5d_1}=\frac{6}{5d_1}$$

Ещё 5 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому7 қадам в разборе
73ФИПИ 97F253№ 23Күрделі

Изображение в собирающей линзе

Оптическая сила тонкой собирающей линзы равна 1 дптр. Точечный источник света, расположенный на главной оптической оси линзы, удалён от неё на три фокусных расстояния. На каком расстоянии от линзы…

  1. 1
    Свяжем оптическую силу линзы с её фокусным расстоянием.$$D = \dfrac{1}{f}$$
  2. 2
    При оптической силе $D = 1\ \text{дптр}$ фокусное расстояние равно $f = 1\ \text{м}$. Расстояние от источника до линзы составляет $d = 3f = 3\ \text{м}$.

Ещё 2 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому4 қадам в разборе
74ФИПИ 9BA851№ 23Күрделі

Расстояние до пәннің

Действительное изображение предмета, полученное с помощью тонкой собирающей линзы, находится на расстоянии 15 см от линзы. Оптическая сила линзы 10 дптр. Определите расстояние от линзы до предмета.

  1. 1
    Выразим фокусное расстояние через оптическую силу линзы:$$f = \frac{1}{D} = \frac{1}{10}\ \text{м} = 0{,}1\ \text{м} = 10\ \text{см}$$
  2. 2
    По формуле тонкой линзы найдём расстояние от линзы до пәннің:$$\frac{1}{f} = \frac{1}{d} + \frac{1}{F}$$

Ещё 1 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому3 қадам в разборе
75ФИПИ A775A5№ 23Күрделі

Построение изображения в линзе

Тонкая линза с фокусным расстоянием $F = 20\ \text{см}$ даёт действительное, увеличенное в 5 раз изображение предмета. На каком расстоянии от линзы находится предмет? Постройте изображение предмета…

  1. 1
    Действительное изображение образуется собирающей линзой. Обозначим расстояние от предмета до линзы через $a$, а расстояние от линзы до изображения — через $b$.
  2. 2
    По условию линейное увеличение равно 5:$$\Gamma = \frac{b}{a} = 5,\qquad b = 5a$$

Ещё 4 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому6 қадам в разборе
76ФИПИ AC9F7A№ 23Күрделі

Расстояние до пәннің

Фокусное расстояние собирающей линзы равно 40 см. На каком расстоянии от линзы находится предмет, если линза даёт его мнимое изображение на расстоянии 60 см от линзы?

  1. 1
    Используем формулу тонкой линзы. Для собирающей линзы $f = 40$ см, а для мнимого изображения расстояние до изображения $F = -60$ см.$$\frac{1}{f} = \frac{1}{d} + \frac{1}{F}$$
  2. 2
    Выразим расстояние от пәннің до линзы:$$\frac{1}{d} = \frac{1}{f} - \frac{1}{F} = \frac{1}{40} - \frac{1}{-60} = \frac{1}{40} + \frac{1}{60} = \frac{1}{24}$$

Ещё 1 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому3 қадам в разборе
77ФИПИ AF195E№ 23Күрделі

Расстояние до собирающей линзы

Линза с фокусным расстоянием $F = 0{,}5\ \text{м}$ даёт на экране изображение предмета, увеличенное в 5 раз. Каково расстояние от предмета до линзы?

  1. 1
    Изображение получено на экране, поэтому оно действительное. Линейное увеличение равно отношению расстояния от изображения до линзы к расстоянию от предмета до линзы:$$\Gamma = \frac{b}{a} = 5,\quad b = 5a$$
  2. 2
    Применим формулу тонкой линзы:$$\frac{1}{F} = \frac{1}{a} + \frac{1}{b}$$

Ещё 2 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому4 қадам в разборе
78ФИПИ B81EB6№ 23Күрделі

Фокусное расстояние рассеивающей линзы

В тонкой рассеивающей линзе получено уменьшенное в 3 раза изображение предмета. Определите модуль фокусного расстояния линзы, если изображение предмета находится на расстоянии $f = 16\ \text{см}$ от…

  1. 1
    Изображение уменьшено в 3 раза, поэтому модуль поперечного увеличения равен $\dfrac{1}{3}$. Для рассеивающей линзы изображение мнимое, поэтому его координата $f = -16\ \text{см}$.$$\left|\Gamma\right| = \left|\frac{f}{d}\right| = \frac{1}{3}$$
  2. 2
    Определим расстояние от линзы до пәннің:$$d = 3 \cdot 16 = 48\ \text{см}$$

Ещё 2 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому4 қадам в разборе
79ФИПИ B86CEB№ 23Күрделі

Максимальный порядок дифракции

На дифракционную решётку, имеющую 500 штрихов на 1 мм, перпендикулярно её поверхности падает луч света, длина волны которого равна 550 нм. Каков максимальный порядок дифракционного максимума…

  1. 1
    Период дифракционной решётки равен расстоянию между соседними штрихами:$$d = \frac{1\ \text{мм}}{500} = \frac{10^{-3}\ \text{м}}{500} = 2 \cdot 10^{-6}\ \text{м}$$
  2. 2
    Для главного максимума при нормальном падении света выполняется условие $d\sin\varphi = m\lambda$. Максимальный порядок определяется условием $\sin\varphi \leq 1$, поэтому:$$m_{\max} \leq \frac{d}{\lambda}$$

Ещё 1 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому3 қадам в разборе
80ФИПИ BcB2c7№ 23Күрделі

Изображение в собирающей линзе

Какая из точек, показанных на рисунке, является изображением точечного источника света $S$, полученным в тонкой собирающей линзе с фокусным расстоянием $F$?

  1. 1
    На рисунке источник $S$ расположен между фокусом и двойным фокусом: $F < a < 2F$.
  2. 2
    Для собирающей линзы предмет, расположенный между $F$ и $2F$, даёт действительное перевёрнутое изображение за $2F$ по другую сторону линзы.

Ещё 1 қадам — толық шешімде

Шешім полностьюЖауапШешу самому3 қадам в разборе