Тема . №25 Электродинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)

.12 Формула тонкой линзы (Отсутствует в данном номере в ЕГЭ 2025)

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №25 электродинамика (расчетная задача высокого уровня сложности)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#24937

Главная оптическая ось тонкой собирающей линзы с фокусным расстоянием F  =20 см и точечный источник света S  находятся в плоскости рисунка. Точка S  находится на расстоянии b= 70  см от плоскости линзы и на расстоянии H = 5  см от ее главной оптической оси. В левой фокальной плоскости линзы находится тонкий непрозрачный экран с малым отверстием A  , находящимся в плоскости рисунка на расстоянии h= 4  см от главной оптической оси линзы. На каком расстоянии x  от плоскости линзы луч SA  от точечного источника, пройдя через отверстие в экране и линзу, пересечёт её главную оптическую ось? Дифракцией света пренебречь. Постройте рисунок, показывающий ход луча через линзу

PIC

Источники: Демидова 2019 | Основная волна 2019 | Демидова 2018

Показать ответ и решение

Построим изображение нашего источника. Размерами отверстия пренебрегаем. Для этого пустим два луча: параллельно главной оптической оси и через оптическим центром. Пунктиром обозначены лучи, которых не ”существует”. Получаем изображение S′

PIC

Теперь пустим луч, который идёт от источника и через точку A  и преломляется в линзе в точку S′ .

PIC

Искомое расстояние обозначено x  .
СПОСОБ I
Расставим обозначения некоторых точек.

PIC

1) Найдём положение точки C  . Треугольники SCB  и ACF  подобны по двум углам, значит,

H   BC    H   b − F − CF
h-= CF- ⇔ h-= ----CF----.

С учётом, что CF = y

Hy = (b− F)− hy ⇒ y = h(b−-F)= 4 см⋅(70 см-− 20-см-)= 200 см
                      h+ H        4 см+ 5 см       9

2) Найдём OK  . Треугольники CF A  и COK  подобны по двум углам, значит

                        380-
--y--= h-⇒ L = y+-F-h= -9--см4 см = 7,6 см
y+ F   L         y      200-см
                        9

3) Найдём f  через формулу тонкой линзы

1+ -1= -1⇒  f =-bF--= -70 см⋅20-см = 28 см
b  f   F       b− F   70 см − 20 см

Запишем формулу увеличения линзы:

Γ =-z=  f⇒  z = H f= 5 см28 см-= 2 см
   H    b        b      70 см

Нашли расстояние z  .
4) Треугольники OKN  и B ′C ′N  подобны по двум углам, тогда

Lz = xx−-f ⇒ Lx− Lf = zx⇒ x = LL−fz-= 72,,66 с смм⋅−282-смсм-= 38 см

СПОСОБ II
После нахождения L  (2 пункт).
3.1) Воспользуемся обратимостью лучей. Построим побочную оптическую ось OA

PIC

Так как AO ||KN  , то ∠FOA = ∠ONK   =α  , при этом △AF O ∼ △KON  (по двум углам), тогда

h   F        F         20 см
L-= x-⇒  x= Lh-= 7,6 см 4 см-=38 см

Также можно было выразить ctgα  из треугольника AFO  :

ctgα = F-
      h

А затем в треугольнике KON  найти x  :

            F-       20 см
x= Lctgα= L h =7,6 см 4 см  = 38 см

СПОСОБ III
После нахождения y  (1 пункт) 2.1) Поставим в точку C  источник W  , значит, в точке N  мы получим изображение W ′ .

PIC

Воспользуемся формулой тонкой линзы:

                              (200         )
1     1    1       (y+ F)F     -9- см + 20 см 20 см
F-= y-+F-+ x ⇒ x = y+-F-−-F = -------200-----------= 38 см
                                     -9-см
Ответ:
Критерии оценки

Критерии оценивания выполнения задачи

Баллы

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

3

I) записаны положения теории и физические законы,

закономерности, применение которых необходимо для решения

задачи выбранным способом (в данном случае: записана формула тонкой линзы, записана формула увеличения, сделан поясняющий рисунок);

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения

физических величин (за исключением обозначений констант,

указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии

задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при

написании физических законов);

III) представлены необходимые математические преобразования и

расчёты, приводящие к правильному числовому ответу

(допускается решение «по частям» с промежуточными

вычислениями);

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения

искомой величины

Правильно записаны все необходимые положения теории,

2

физические законы, закономерности, и проведены необходимые

преобразования, но имеется один или несколько из следующих

недостатков

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном

объёме или отсутствуют.

И (ИЛИ)

В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно,

неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены

в скобки, рамку и т.п.).

И (ИЛИ)

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях

допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не

доведены до конца.

И (ИЛИ)

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка

Представлены записи, соответствующие одному из следующих

1

случаев.

Представлены только положения и формулы, выражающие

физические законы, применение которых необходимо для решения

задачи, без каких-либо преобразований с их использованием,

направленных на решение задачи, и ответа.

ИЛИ

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая

для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения),

но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися

формулами, направленные на решение задачи.

ИЛИ

В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи

(или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена

ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с

имеющимися формулами, направленные на решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным

0

критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл

3

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!