Давайте решим задачу по шагам с подробными объяснениями.
Дано:
- Расстояние от предмета до линзы: (d = 20,\text{см})
- Расстояние от линзы до изображения: (f = 90,\textсм})
- Высота предмета: (h = 12,\textсм})
Нам нужно найти:
Шаг 1. Определяем тип изображения
Поскольку у нас есть расстояния от предмета и до линзы, а также от линзы до изображения, важно понять, справа или слева от линзы находится изображение.
Из условий:
- Расстояние от предмета до линзы: (d = 20,\textсм}) (обычно — слева от линзы)
- Расстояние от линзы до изображения: (f = 90,\textсм})
Такая постановка обычно предполагает, что изображение формируется справа от линзы и находится по формуле линз:
[
\frac{1}{f} = \frac{1}{d_o} + \frac{1}{d_i}
]
где:
- (d_o) — расстояние от предмета до линзы
- (d_i) — расстояние от линзы до изображения
Поскольку у нас есть эти параметры, можем найти (d_i).
Шаг 2. Определение расстояния до изображения (d_i)
Перепишем формулу:
[
\frac{1}{f} = \frac{1}{d_o} + \frac{1}{d_i}
]
Подставляем известные значения:
[
\frac{1}{90} = \frac{1}{20} + \frac{1}{d_i}
]
Находим (1/d_i):
[
\frac{1}{d_i} = \frac{1}{90} - \frac{1}{20}
]
Приводим к общему знаменателю 180:
[
\frac{1}{d_i} = \frac{2}{180} - \frac{9}{180} = -\frac{7}{180}
]
Значит,
[
d_i = - \frac{180}{7} \approx -25.7,\textсм}
]
Отрицательный знак указывает, что изображение — виртуальное и находится слева от линзы.
Шаг 3. Используем линейное масштабирование для высот
Магическая формула для увеличения или уменьшения изображений в линзах:
[
\frac{H}{h} = \frac{d_i}{d_o}
]
где:
- (H) — высота изображения (что нам нужно найти)
- (h = 12,\textсм}) — высота предмета
- (d_o = 20,\textсм})
- (d_i \approx -25.7,\textсм})
Подставим значения:
[
\frac{H}{12} = \frac{-25.7}{20}
]
Отсюда:
[
H = 12 \times \frac{-25.7}{20} \approx 12 \times -1.285 = -15.42,\textсм}
]
Ответ:
Высота изображения — около (\boxed{15.4,\textсм}), причём знак минус означает, что изображение — виртуальное, ориентированное в обратную сторону относительно предмета.
Если нужно — можете указать, что изображение виртуальное и увеличенное.