25

Решение: Изображение в тонкой линзе

ЕГЭ · Физика · Задание 25 · Геометрическая оптика
ПовышеннаяФИПИF71D18Развёрнутое решение≈ 5 минутРазбор в 5 шагов
Условие

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

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

5 шагов
1

Обозначим расстояние от предмета до линзы через $d$, а расстояние от изображения до линзы — через $f$. Для действительного изображения расстояния считаются положительными.

2

Из условия увеличение изображения равно 5, поэтому расстояние до изображения в 5 раз больше расстояния до предмета.

$$\Gamma = \frac{f}{d} = 5, \qquad f = 5d$$
3

Применим формулу тонкой линзы и подставим фокусное расстояние $F = 20\ \text{см}$.

$$\frac{1}{F} = \frac{1}{d} + \frac{1}{f}, \qquad \frac{1}{20} = \frac{1}{d} + \frac{1}{5d}$$
4

Решая уравнение, получаем расстояние до предмета, а затем расстояние до изображения.

$$\frac{1}{20} = \frac{6}{5d}, \qquad d = 24\ \text{см}, \qquad f = 5d = 120\ \text{см}$$

Для построения изображения нужно провести из верхней точки предмета луч, параллельный главной оптической оси; после линзы он проходит через дальний фокус. Второй луч провести через оптический центр линзы — он не меняет направления. Точка пересечения преломлённых лучей задаёт верхнюю точку изображения. Изображение получается действительным, перевёрнутым и увеличенным в 5 раз.

Ответ

Изображение находится на расстоянии $120\ \text{см}$ от линзы; оно действительное, перевёрнутое и увеличенное в 5 раз.

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

Где здесь ошибаются

Путают расстояние до предмета и расстояние до изображения.

Используют увеличение как отношение $d/f$ вместо $f/d$.

При построении проводят луч через оптический центр не по прямой.

Строят мнимое или прямое изображение, хотя по условию изображение действительное и увеличенное.

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 5 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.