РУҚА
25

Решение: Светлое пятно после линзы

ЕГЭ · Физика · Задание 25 · Геометрическая оптика
ПовышеннаяФИПИ6BBD24Развёрнутое решение≈ 10 минутРазбор в 6 шагов
Условие

На двойном фокусном расстоянии от собирающей линзы с оптической силой $10\ \text{дптр}$ на её главной оптической оси расположен точечный источник света. Линза вставлена в непрозрачную оправу радиусом $5\ \text{см}$. Каков диаметр светлого пятна на экране, расположенном на расстоянии $30\ \text{см}$ от линзы? Сделайте рисунок с указанием хода лучей.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

6 шагов
1

Оптическая сила линзы связана с фокусным расстоянием соотношением:

$$D=\frac{1}{f}$$
2

Фокусное расстояние линзы равно:

$$f=\frac{1}{10\ \text{м}^{-1}}=0{,}1\ \text{м}=10\ \text{см}$$
3

Источник расположен на двойном фокусном расстоянии, поэтому расстояние от источника до линзы равно $2f=20\ \text{см}$. Изображение точечного источника также образуется на расстоянии $2f=20\ \text{см}$ за линзой.

$$a=b=2f=20\ \text{см}$$
4

Экран находится на расстоянии $30\ \text{см}$ от линзы, то есть на $10\ \text{см}$ дальше точки изображения. Лучи, прошедшие через края оправы, образуют на экране светлое пятно. Из подобия треугольников:

$$\frac{r}{R}=\frac{30-20}{20}$$
5

Радиус пятна равен:

$$r=5\ \text{см}\cdot\frac{10\ \text{см}}{20\ \text{см}}=2{,}5\ \text{см}$$

Диаметр светлого пятна:

$$d=2r=2\cdot2{,}5\ \text{см}=5\ \text{см}$$
Ответ

Диаметр светлого пятна равен $5\ \text{см}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Неверно переводят оптическую силу в фокусное расстояние.

Считают, что изображение источника образуется в фокусе, хотя источник расположен на расстоянии $2f$.

Используют расстояние от изображения до экрана вместо отношения расстояний в подобных треугольниках.

Находят радиус светлого пятна и записывают его как диаметр.

Закрепить приёмВ теме «Геометрическая оптика» ещё 114 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 25 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 6 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Геометрическая оптика»: в ней 115 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.