Задание №14 ЕГЭ Физика с ответом и решением
Ответ: 45
Условие
Стеклянную линзу (показатель преломления стекла nстекла = 1,54), показанную на рисунке, перенесли из воздуха (nвоздуха = 1) в воду (nводы = 1,33). Выберите все верные утверждения о характере изменений, произошедших с оптической системой «линза + окружающая среда».
1. Линза из собирающей превратилась в рассеивающую.
2. Линза была и осталась рассеивающей.
3. Фокусное расстояние уменьшилось, оптическая сила увеличилась.
4. Фокусное расстояние увеличилось, оптическая сила уменьшилась.
5. Линза была и осталась собирающей.
Подсказки — как подойти к решению
- Оптическая сила линзы зависит от отношения показателей преломления: D = (n_линзы/n_среды − 1)·(1/R₁ + 1/R₂). Сначала определи знак оптической силы в воздухе, а затем посмотри, что даёт замена среды на воду с меньшим показателем преломления.
- Учти, что чем ближе показатель преломления среды к показателю преломления линзы, тем слабее преломляются лучи на её поверхностях: фокусное расстояние растёт, а оптическая сила падает. Ловушка — считать, что смена среды меняет сам тип линзы.
Решение
При переходе из оптически более плотной среды в менее плотную луч отклоняется от нормали, как показано на рисунке. Пустим луч параллельно главной оптической оси, тогда после преломления он пойдет в точку фокуса. Запишем закон преломления для двух случаев и сравним угол преломления β.
Для воздуха: 1,54 sin α = sin β ₁.
Для воды: 1,54 sin α = 1,33 sin β ₂.
sin угла β уменьшился, следовательно, угол уменьшился. Это значит, что расстояние от пересечения луча с главной оптической осью до линзы увеличилось, а данное расстояние и есть фокусное расстояние F линзы.
Оптическая сила D = 1/F, а так как F увеличилось, D уменьшилась.
Поскольку показатель преломления среды также остался меньше показателя преломления материала линзы, то линза как была, так и останется собирающей.
Ответ: 45.
Типичные ошибки
- Ошибочно считают, что линза меняет характер при переносе в воду: тип линзы определяет сравнение показателей преломления линзы и среды, а не абсолютное значение показателя среды.
В тренажёре: подсказки по шагам, разбор твоей ошибки ИИ-репетитором (он не даёт готовый ответ), повторение ошибок по интервалам и общий прогресс. Все задания №14 по физике · Разбор темы №14 с нуля