ОГЭ · Физика · Оптика, строение атома и ядра (задания 11, 16–19)
Оптика: свет, отражение, преломление, линзы
Оптика: отражение, преломление, линзы, спектры. Задания 16, 17 и 19 проверяют законы отражения и преломления и умение читать ход лучей.
- ⚠Отсчитывают угол от поверхности, а не от перпендикуляра
- ⚠Путают, что меняет отражение и что — преломление
- ⚠Путают собирающую и рассеивающую линзы
Оптика: свет, отражение и преломление
| Распространение света | прямолинейное в однородной среде |
|---|---|
| Закон отражения | угол падения = угол отражения |
| Преломление | при переходе в более плотную среду луч приближается к нормали |
| Дисперсия | разложение белого света в спектр |
| Оптическая сила линзы | D = 1 / F, единица — диоптрия (дптр) |
Определение
Закон отражения света — падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр к поверхности лежат в одной плоскости; угол падения равен углу отражения
Два типа линз
- • выпуклая
- • собирает лучи в фокус
- • D положительна
- • вогнутая
- • рассеивает лучи
- • D отрицательна
Ловушка: угол отсчитывают от перпендикуляра (нормали) к поверхности, а не от самой поверхности. Отражение меняет только направление луча, преломление — направление и скорость света.
Цвет тел и поглощение света
• Тело кажется того цвета, какой свет оно отражает.
• Чёрное тело поглощает почти весь свет и сильнее нагревается.
• Белое тело отражает все цвета; прозрачное — пропускает.
Отражение и преломление: два закона и одна причина
Свет, дойдя до границы двух прозрачных сред, всегда делится: часть возвращается назад — это отражение, часть уходит в новую среду, меняя направление, — это преломление. Закон отражения короток: угол отражения равен углу падения, и оба отсчитываются от перпендикуляра к поверхности, а не от самой поверхности — на этом ловят чаще всего. Закон преломления держится на одной причине: в разных средах свет идёт с разной скоростью. В воздухе — почти 300 000 км/с, в воде — в 1,33 раза меньше, в стекле — примерно в 1,5 раза. Поэтому при переходе в более плотную среду (из воздуха в стекло) луч приближается к перпендикуляру, угол преломления меньше угла падения; при переходе в менее плотную — наоборот, отходит от перпендикуляра. Отсюда все бытовые следствия, которые спрашивают на линиях 18 и 19: ложка в стакане кажется переломленной, дно водоёма кажется ближе, чем оно есть, а рыба, которую видит рыбак, находится не там, где кажется. Собирающая линза — частный случай той же физики: её поверхности изогнуты так, что параллельные лучи дважды меняют направление на её поверхностях и сходятся в фокусе, а величина D = 1 / F называется оптической силой и измеряется в диоптриях.
Разбор примера
Задание 16: два верных утверждения об отражении и преломлении
Выберите два верных утверждения. 1) Угол отражения равен углу падения. 2) Угол преломления всегда равен углу падения. 3) При переходе света из воздуха в воду угол преломления меньше угла падения. 4) Скорость света в стекле больше, чем в вакууме. 5) Плоское зеркало даёт действительное изображение.
Показать решение по шагам
- 1. 1) Плюс: это и есть закон отражения; оба угла отсчитывают от перпендикуляра к поверхности.
- 2. 3) Плюс: вода оптически плотнее воздуха, свет в ней медленнее, поэтому луч приближается к перпендикуляру и угол преломления меньше.
- 3. 2) Минус: углы равны только в одном случае — при нормальном падении, когда оба равны нулю.
- 4. 4) Минус: скорость света в любой среде меньше, чем в вакууме; больше не бывает.
- 5. 5) Минус: плоское зеркало даёт мнимое изображение — его нельзя поймать на экран. Верны 1 и 3.
Ответ: 13
Разбор примера
Задание 17: протокол измерения оптической силы линзы
Экспериментальное задание. Комплект № 4: оптическая скамья, осветитель, собирающая линза 1 (F₁ = (100 ± 10) мм), экран в держателе, линейка 300 мм. Определите фокусное расстояние и оптическую силу линзы.
Показать решение по шагам
- 1. Схема установки словами: на оптической скамье последовательно стоят осветитель, линза и экран в держателе; экран передвигают до получения резкого изображения светящегося предмета, расстояния измеряют линейкой по шкале скамьи.
- 2. Способ измерения: пользуются свойством равенства размеров предмета и изображения. Если изображение той же величины, что предмет, то предмет стоит в двойном фокусе: d = f = 2F, и тогда F = d / 2.
- 3. Прямые измерения с погрешностями: d = (204 ± 2) мм; f = (204 ± 2) мм (изображение одного размера с предметом, проверено линейкой).
- 4. Вычисление: F = 204 / 2 = 102 мм = 0,102 м. Оптическая сила D = 1 / F = 1 / 0,102 ≈ 9,8 дптр.
- 5. Погрешность и вывод: паспортное значение (100 ± 10) мм — измеренное попало в интервал. Единица оптической силы — диоптрия (дптр), и фокусное расстояние в формулу подставляют в метрах: с миллиметрами получилось бы 0,0098, то есть ответ в тысячу раз меньше. Это самая частая потеря балла в этом опыте.
Ответ: F = 102 мм; D ≈ 9,8 дптр
Разбор примера
Задание 18: качественная задача к тексту про преломление
Прочитайте текст и выполните задание. «При переходе из воды в воздух луч света удаляется от перпендикуляра к поверхности. Глаз не чувствует преломления и продолжает лучи по прямой, поэтому предмет виден не там, где он находится». Вопрос. Почему дно бассейна кажется расположенным выше, чем в действительности? Ответ поясните.
Показать решение по шагам
- 1. Что дано текстом: при выходе из воды в воздух луч удаляется от перпендикуляра, а глаз продолжает лучи по прямой.
- 2. Физическая причина: лучи от точки на дне, выйдя из воды, ломаются и идут к глазу под большим углом к перпендикуляру. Глаз строит изображение там, где продолжения этих лучей пересекаются, а пересекаются они ближе к поверхности, чем настоящая точка.
- 3. Следствие: мы видим мнимое изображение дна, приподнятое над настоящим дном, и бассейн кажется мельче, чем он есть. Кажущаяся глубина примерно в 1,33 раза меньше настоящей — во столько же раз, во сколько скорость света в воде меньше, чем в воздухе.
- 4. Проверка: если смотреть строго вертикально вниз, преломления почти нет (угол падения близок к нулю) и искажение минимально. Это подтверждает, что дело именно в преломлении.
Ответ: Лучи при выходе из воды преломляются, и глаз видит мнимое изображение дна ближе к поверхности
Разбор примера
Задание 19: почему ложка в стакане кажется переломленной
Ложка, опущенная в стакан с водой, кажется переломленной у поверхности воды. Объясните явление.
Показать решение по шагам
- 1. Наблюдение: сама ложка прямая, а видим мы её изломанной ровно на уровне воды.
- 2. Физическая причина: часть ложки находится в воде, часть в воздухе. Лучи от подводной части, выходя в воздух, преломляются — меняют направление, потому что скорость света в воде и в воздухе разная. Лучи от надводной части идут без преломления.
- 3. Следствие: глаз видит подводную часть смещённой, а надводную — на месте. Две части перестают лежать на одной прямой, и ложка кажется переломленной именно на границе двух сред.
- 4. Проверка: в пустом стакане излома нет, и чем сильнее наклонена ложка, тем заметнее кажущийся перелом, — оба наблюдения объяснение предсказывает. Ответ без слова преломление и без указания на границу двух сред эксперт не засчитает.
Ответ: На границе воды и воздуха лучи преломляются, и подводная часть видна смещённой
ℹ️ Спецификация КИМ ОГЭ-2026, приложение 2: комплект № 4 — «собирающая линза 1, фокусное расстояние F₁ = (100 ± 10) мм; собирающая линза 2, F₂ = (50 ± 5) мм; рассеивающая линза 3, F₃ = −(75 ± 5) мм», оптическая скамья не менее 700 мм, экран, осветитель и полуцилиндр с показателем преломления около 1,5. Им измеряют «оптическую силу собирающей линзы, фокусное расстояние, показатель преломления стекла».
Задание №16 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №19 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №17 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Ещё три разбора: зеркало, световод, тень
Задание №16 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №18 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №19 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.