Optiese instrumente – probleme en oplossings
1. 'n Voorwerp met 'n brandpuntsafstand van h word op 'n afstand geplaas wat kleiner as brandpuntsafstand f is. Bepaal die eienskappe van die beeld.
Oplossing
Volgens die figuur hierbo is die eienskappe van die beeld virtueel, regop en groter as 'n voorwerp.
2. As 'n voorwerp in die middel tussen die fokuspunt en die konkawe spieël geplaas word, is die beeld wat deur die spieël gevorm word:
1. Groter 2 keer as voorwerp
2. Regop
3. Beeldafstand = brandpuntsafstand
4. Virtueel
Die korrekte stelling is…..
oplossing:
Brandpuntsafstand (f) = 20 cm en voorwerpafstand (d o ) = 10 cm, soos die figuur hieronder getoon:
a) Beeldafstand
1/f = 1/d o + 1/d i
1/20 = 1/10 + 1/d i
1/20 – 1/10 = 1/d i
1/20 – 2/20 = 1/d i
-1/20 = 1/d i
d i = -20 cm
Die minusteken dui aan dat die beeld virtueel is of dat die strale nie deur die punt gaan nie.
b) Vergroting van beeld
M = -di / do = -(-20)/10 = 20/10 = 2 keer
Die plusteken dui aan dat die beeld regop is en dat die beeld 2 keer groter is as die voorwerp.
Beeldeienskappe
1. Beeld 2 keer groter as die voorwerp
2. Regop
3. Beeldafstand = brandpuntsafstand = 20 cm
4. Virtueel
3. 'n Voorwerp se afstand is 2 meter voor die konvekse spieël en die beeldhoogte is 1/16 keer die voorwerphoogte. Wat is die brandpuntsafstand van die spieël?
Bekend:
Voorwerpafstand (d o ) = 2 meter
Vergroting van beeld (M) = 1/16 keer
Gesoek: brandpuntsafstand van die konvekse spieël
oplossing:
Beeldafstand:
Die beeldafstand is – 1/8 meter. Die minusteken dui aan dat die beeld virtueel is.
Die brandpuntsafstand (f):
Die minusteken dui aan dat die brandpuntsafstand virtueel is.
4. Bepaal die eienskappe van 'n h-hoë beeld, geleë voor 'n konvekse spieël.
Oplossing
Volgens die figuur is die eienskappe van die beeld virtueel, regop en kleiner as 'n voorwerp.
7. 'n 5 m brandpuntsafstandlens wat as 'n vergrootglas gebruik word. Die lens wat deur 'n normale oog gebruik word wanneer die oog op sy nabye punt gefokus is. Wat is die hoekvergroting van die vergrootglas?
Bekend:
Die brandpuntsafstand (f) = 5 cm
Nabye punt van normale oog (N) = 25 cm
Gesoek: Hoekvergroting
oplossing:
As die oog op sy nabye punt gefokus is, is die beeldafstand = die nabye punt van die normale oog. Die vergelyking van die hoekvergroting:
M = Hoekvergroting, N = nabye punt van normale oog, f = brandpuntsafstand van die vergrootglas
Die hoekvergroting wanneer die oog op sy nabye punt gefokus is:
8. Iemand met 'n bysiende oog gebruik 'n oogbril van +2 Dioptries . Wat is die kortste afstand wat 'n persoon sonder 'n oogbril kan sien?
Bekend:
Lenssterkte (P) = +2 dioptrie
Gesoek: Die naaste afstand
oplossing:
'n Konvergerende lens of ' n divergerende lens?
Die sterkte van die lens is positief omdat die lens wat gebruik word 'n positiewe lens of konvergerende lens is.
Wat is die brandpuntsafstand van die lens?
P = 1/f
2 = 1/f
f = 1/2 = 0.5 m = 50 cm
Die brandpuntsafstand is 50 cm.
Bysiende oog en Versiende oog?
Bysiende oog omdat die lens wat gebruik word 'n positiewe lens is.
Wat is die kortste afstand wat 'n persoon sonder 'n bril kan sien?
Vir die oog om voorwerpe op 'n afstand van 25 cm soos 'n normale oog te sien, moet die lens 'n beeld op 'n afstand van x cm voor die lens vorm. Die beeld is voor die lens sodat die beeld regop en virtueel is. Die beeld is virtueel sodat die afstand van die skaduwee (s') negatief is.
-1/d i = 1/f – 1/d o
-1/d i = 1/50 – 1/25 = 1/50-2/50 = -1/50
-d i = -50/1 = -50 cm = -0.50 meter
d i = 50 cm = 0.5 meter
Die naaste afstand wat 'n persoon sonder 'n oogglas kan sien, is 50 cm. Die naaste afstand wat 'n normale oog kan sien, is 25 cm.
9. Die nabye punt van 'n persoon met die kortsigtige oog is 50 cm. Wat is die sterkte van die lens wat deur die persoon gebruik word sodat dit voorwerpe op 25 cm kan sien?
Oplossing
Naby die punt van 'n normale oog is 25 cm en naby die punt van 'n persoon met die gehoorsame oog is 50 cm. Die lens wat deur die persoon gebruik word, is 'n konvergerende lens.
Om die waargenome voorwerp te versekers om 25 cm voor die oog te wees, moet die lens 'n vorm vorm beeld op 'n afstand van 50 cm voor die oog en lens. Image moet voor die oog wees om gesien te word sodat die beeld is regop en virtueel.
Bekend:
Voorwerpafstand (d o ) = 25 cm
Beeldafstand (d i ) = -50 cm (negatief omdat virtueel)
Gesoek : Die brandpuntsafstand (f) en die sterkte van die lens (P)
oplossing:
1/f = 1/s + 1/s'
1/f = 1/25 + 1/-50
1/f = 2/50 – 1/50
1/f = 1/50
f = 50/1 = 50 cm = 0.5 m
Die plusteken dui aan dat die lens konvergeer.
P = 1/f = 1/0.5 = +2 Dioptrieë
Die sterkte van die lens is +2 D.
10. 'n Mikroskoop het 'n objektiewe en okulêre lens met brandpuntsafstande van 0.9 cm en 5 cm. Iemand plaas 'n 10 mm voorwerp voor die objektiewe lens om deur 'n okulêre lens sonder akkommodasie waargeneem te word. As die voorwerp 'n lengte van 0.5 mm het en die normale leesafstand van die persoon 25 cm is, dan sal die lengte van die voorwerp gesien word as...
Bekend:
Die brandpuntsafstand van die objektieflens (fob ) = 0.9 cm = 9 mm
Die brandpuntsafstand van die ooglens ( fok ) = 5 cm = 50 mm
Voorwerpafstand vanaf objektieflens (sob ) = 10 mm
Voorwerplengte (h o ) = 0.5 mm
Nabye punt van normale oog (N) = 25 cm = 250 mm
Gesoek: Beeldlengte (h i' )
oplossing:
Beeldafstand vanaf objektieflens
1/s ob ' = 1/f ob – 1/s ob = 1/9 – 1/10 = 10/90 – 9/90 = 1/90
s ob ' = 90/1 = 90 mm
Totale vergroting van die mikroskoop wanneer die oog ontspanne is of wanneer die beeld oneindig is, bereken met behulp van vergelyking:
Beeldlengte = voorwerplengte x totale vergroting = (0.5 mm)(45) = 22.5 mm.
11. Die brandpuntsafstand van 'n objektieflens van 'n mikroskoop is 2.0 cm. 'n Voorwerp word op 2.2 cm geplaas. Die lengte van die mikroskoop is 24.5 cm. Die oog is normaal en ontspanne. Wat is die totale vergroting van die mikroskoop?
Bekend:
Die brandpuntsafstand van die objektieflens (fob ) = 2.0 cm
Voorwerpafstand vanaf objektieflens (dob ) = 2.2 cm
Mikroskooplengte (l) = 24.5 cm
Nabye punt van normale oog (N) = 25 cm
Die oog is ontspanne.
Gesoek: Totale vergroting van die mikroskoop (M)
oplossing:
Die oog is ontspanne wanneer die beeld op oneindigheid is.
Totale vergroting van die mikroskoop wanneer die oog ontspanne is:
M = totale vergroting
l = mikroskooplengte = afstand tussen objektieflens en okulêre lens = brandpuntsafstand van okulêre lens + beeldafstand vanaf objektieflens (d ob ') = f ok + d ob '
Beeldafstand vanaf objektieflens (d ob '):
1/f ob = 1/d ob + 1/d ob '
1/d ob ' = 1/f ob – 1/d ob = 1/2 – 1 / 2.2 = 2.2 / 4.4 – 2 / 4.4 = 0.2 / 4.4
d ob ' = 22
Beeldafstand vanaf objektieflens is 22 cm.
Brandpuntsafstand van okulêre lens (f ok ):
l = f ok + s ob '
f ok = l – d ob ' = 24.5 – 22 = 2.5 cm
Totale vergroting van mikroskoop (M):
12. Die nabye punt van 'n normale oog is 25 cm. Wat is die vergroting van die mikroskoop?
Bekend:
Nabye punt van normale oog (N) = 25 cm
Voorwerpafstand (dob ) = 1.2 cm
Brandpuntsafstand van objektieflens (fob ) = 1 cm
Brandpuntsafstand van okulêre lens ( fok ) = 5 cm
Afstand tussen die objektieflens en okulêre lens = 10 cm
Gesoek: Vergroting van mikroskope
oplossing:
As die finale beeld by oneindigheid is, is die oog ontspanne (minimum akkommodasie). As die finale beeld by die nabye punt (25 cm) is, is die oog nie ontspanne nie, maar gefokus by die nabye punt (maksimum akkommodasie).
Vergelyking van mikroskoop se vergroting wanneer die oog op die nabye punt gefokus is (maksimum akkommodasie):
Beeldafstand vanaf objektieflens (d ob '):
1/d ob ' = 1/d ob – 1/d ob = 1/1 – 1 / 1.2 = 12/12 – 10/12 = 2/12
d ob ' = 12/2 = 6 cm
Beeldvergroting:
Mikroskoopprobleme en oplossings
Telescope
Teleskoopprobleme en oplossings 1
Teleskoopprobleme en oplossings 2
- Wat is die basiese beginsel agter optiese instrumente?
- BeantwoordDie basiese beginsel agter optiese instrumente is die manipulasie van lig, hoofsaaklik deur refraksie en weerkaatsing, om beelde te vorm en te vergroot, wat ons help om voorwerpe beter waar te neem of sekere eienskappe van lig te meet.
- Hoe werk korrektiewe brille om visie te verbeter?
- BeantwoordKorrektiewe brille het lense wat vergoed vir die oog se tekortkominge in die fokus van lig. Vir bysiendheid versprei konvekse lense ligstrale, terwyl konvekse lense vir versiendheid ligstrale konvergeer, wat die oog in staat stel om beelde behoorlik op die retina te fokus.
- Waarom laat 'n vergrootglas voorwerpe groter lyk?
- Beantwoord'n Vergrootglas is 'n konvekse lens wat 'n virtuele, vergrote en regop beeld van die voorwerp skep wanneer die voorwerp binne die brandpuntsafstand van die lens geplaas word. Die oog neem hierdie vergrote beeld as groter as die voorwerp self waar.
- Hoe beïnvloed 'n kamera se diafragma die beeldkwaliteit?
- BeantwoordDie diafragma beheer die hoeveelheid lig wat die kamera binnedring. 'n Groter diafragma laat meer lig toe, wat beter foto's in lae lig kan tot gevolg hê. 'n Groter diafragma verminder egter ook die diepte van veld, wat beteken dat 'n kleiner gedeelte van die beeld in fokus sal wees. Omgekeerd verhoog 'n kleiner diafragma die diepte van veld, maar dit kan langer blootstellingstye of hoër sensitiwiteitsinstellings vereis.
- Waarom het verkykers dikwels 'n nommer soos "10×50" daarop geskryf?
- BeantwoordIn 'n "10×50" verkyker beteken die "10x" dat die voorwerp 10 keer nader sal lyk as met die blote oog. Die "50" verwys na die deursnee van die objektieflens in millimeter. 'n Groter objektieflens kan meer lig opvang, wat die beeld helderder maak, veral nuttig in lae ligtoestande.
- Hoe versamel 'n teleskoop meer lig as die menslike oog, en waarom is dit belangrik vir die waarneming van verre sterre?
- BeantwoordTeleskope het baie groter objektiewe lense (of spieëls) as die menslike oog, wat hulle toelaat om meer lig te versamel en te konsentreer. Hierdie verhoogde ligversamelingsvermoë is noodsaaklik vir die waarneming van verafgeleë en dowwe hemelliggame wat nie met die blote oog sigbaar sou wees nie.
- Wat is die verskil tussen 'n refraktiewe en 'n reflekterende teleskoop?
- Beantwoord'n Refraktorteleskoop (of refraktor) gebruik lense om lig te buig en te fokus, terwyl 'n reflektorteleskoop (of reflektor) spieëls gebruik. Refraktors ly dikwels aan chromatiese aberrasie, wat gekleurde rande rondom voorwerpe kan veroorsaak. Reflektors vermy hierdie probleem, maar benodig moontlik meer gereelde belyning en aanpassing.
- Waarom gebruik mikroskope veelvuldige lense?
- BeantwoordMikroskope gebruik 'n kombinasie van lense (objektief en okular) om hoë vergroting en resolusie te verkry. Die objektieflens vergroot die monster, en dan vergroot die okular die beeld verder. Die kombinasie maak gedetailleerde waarneming van klein strukture moontlik.
- Hoe dra 'n optiese vesel inligting oor lang afstande oor?
- BeantwoordOptiese vesels gebruik die beginsel van totale interne weerkaatsing. Ligseine (van lasers) word in die vesel ingebring en weerkaats van die binneste wande van die vesel, en beweeg oor groot afstande met minimale verlies in intensiteit. Hierdie ligseine kan groot hoeveelhede data dra.
- Wat is die rol van 'n prisma in 'n spektrometer?
- BeantwoordIn 'n spektrometer versprei 'n prisma inkomende lig in sy komponentkleure (spektrum) gebaseer op golflengtes. Dit maak die ontleding van ligbronne moontlik om hul samestelling, intensiteit en ander eienskappe te bepaal.
