Optički instrumenti – problemi i rješenja

Optički instrumenti – problemi i rješenja

Konkavno ogledalo

1. Objekt visine h postavljen je na udaljenost manju od žižne daljine f. Odredite svojstva slike.

rastvor

Prema gornjoj slici, svojstva slike su virtualna, uspravna i veća od objekta.

2. Ako se predmet postavi u centar između žarišne tačke i konkavnog ogledala, slika koju formira ogledalo je:

1. Veće 2 puta od objekta

2. Uspravno

3. Udaljenost slike = žarišna daljina

4. Virtuelno

Tačna izjava je…..

Rešenje:

Žižna daljina (f) = 20 cm i udaljenost objekta (d _o ) = 10 cm, kao što je prikazano na slici ispod:

a) Udaljenost slike

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

Znak minus označava da je slika virtualna ili da zraci ne prolaze kroz tačku.

b) Uvećanje slike

M = -di _/ d _o = -(-20)/10 = 20/10 = 2 puta

Znak plus označava da je slika uspravna i da je dva puta veća od objekta.

Svojstva slike

1. Slika 2 puta veća od objekta

2. Uspravno

3. Udaljenost slike = žarišna daljina = 20 cm

4. Virtuelno

Konveksno ogledalo

3. Udaljenost objekta ispred konveksnog ogledala je 2 metra, a visina slike je 1/16 visine objekta. Kolika je žarišna daljina ogledala?

Poznato:

Udaljenost objekta (d _o ) = 2 metra

Uvećanje slike (M) = 1/16 puta

Traži se: žižna daljina konveksnog ogledala

Rešenje:

Udaljenost slike:

Udaljenost slike je – 1/8 metra. Znak minus označava da je slika virtualna.

Žižna daljina (f):

Znak minus označava da je žižna daljina virtuelna.

4. Odredite svojstva h-visoke slike, smještene ispred konveksnog ogledala.

rastvor

Prema slici, svojstva slike su virtualna, uspravna i manja od objekta.

Povećalo

7. Sočivo sa žižnom daljinom od 5 m koje se koristi kao lupa. Sočivo koje koristi normalno oko kada je oko fokusirano na svoju bližu tačku. Koliko je ugaono uvećanje lupe?

Poznato:

Žižna daljina (f) = 5 cm

Bliska tačka normalnog oka (N) = 25 cm

Traži se: Ugaono uvećanje

Rešenje:

Ako je oko fokusirano u svojoj bližoj tački, udaljenost slike = bliža tačka normalnog oka. Jednačina ugaonog uvećanja:

M = Ugaono uvećanje, N = blizina tačke normalnog oka, f = žižna daljina lupe

Ugaono uvećanje kada je oko fokusirano na svoju bližu tačku:

Kratkovido oko i dalekovido oko

8. Osobe s kratkovidnošću koriste naočale s +2 dioptrije . Koja je najmanja udaljenost koju osoba može vidjeti bez naočala?

Poznato:

Snaga sočiva (P) = +2 dioptrije

Traži se: Najmanja udaljenost

Rešenje:

Konvergentno ili divergentno sočivo?

Snaga sočiva je pozitivna jer je korišteno sočivo pozitivno sočivo ili konvergentno sočivo.

Kolika je žižna daljina objektiva?

P = 1/f

2 = 1/f

f = 1/2 = 0.5 m = 50 cm

Žižna daljina je 50 cm.

Kratkovido oko i dalekovido oko?

Kratkovido oko jer je korišteno sočivo pozitivno sočivo.

Koja je najmanja udaljenost koju osoba može vidjeti bez naočala?

Da bi oko moglo vidjeti predmete na udaljenosti od 25 cm kao normalno oko, sočivo treba da formira sliku na udaljenosti od x cm ispred sočiva. Slika je ispred sočiva tako da je slika uspravna i virtuelna. Slika je virtuelna tako da je udaljenost sjene (s') negativna.

-1/d _i = 1/f – 1/d _o

-1/d _i = 1/50 – 1/25 = 1/50 -2/50 = -1/50

-di ₌ -50/1 = -50 cm = -0.50 metara

d _i = 50 cm = 0.5 metara

Najmanja udaljenost koju osoba može vidjeti bez naočala je 50 cm. Najmanja udaljenost koju normalno oko može vidjeti je 25 cm.

Naočale

9. Bliska tačka vida osobe sa kratkovidnim okom je 50 cm. Kolika je snaga sočiva koje osoba koristi da bi mogla vidjeti predmete na udaljenosti od 25 cm?

rastvor

Blizu tačke vida normalnog oka je 25 cm, a blizu tačke vida osobe sa oštećenim vidom je 50 cm. Sočivo koje osoba koristi je konvergentno sočivo.

Da bi posmatrani objekats Da bi bilo 25 cm ispred oka, sočivo treba da formira slika na udaljenosti od 50 cm ispred oka i sočiva. slika mora biti pred okom da bi se vidjelo tako da slika je uspravan i virtualan.

Poznato:

Udaljenost objekta (d _o ) = 25 cm

Udaljenost slike (d _i ) = -50 cm (negativno jer je virtualno)

Traži se : Žižna daljina (f) i dioptrija (P)

Rešenje:

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

Znak plus označava da se sočivo konvergira.

P = 1/f = 1/0.5 = +2 dioptrije

Snaga sočiva je +2 D.

mikroskop

10. Mikroskop ima objektiv i okular sa žarišnim daljinama od 0.9 cm i 5 cm. Neko postavlja predmet od 10 mm ispred objektiva kako bi ga posmatrao kroz okular bez akomodacije. Ako predmet ima dužinu od 0.5 mm, a normalna udaljenost čitanja osobe je 25 cm, tada će se dužina predmeta smatrati...

Poznato:

Žižna daljina objektiva (f _ob ) = 0.9 cm = 9 mm

Žižna daljina okularnog sočiva (fok ₎ = 5 cm = 50 mm

Udaljenost objekta od objektiva (s _ob ) = 10 mm

Dužina objekta (h _o ) = 0.5 mm

Bliska tačka normalnog oka (N) = 25 cm = 250 mm

Traži se: Dužina slike (h _i' )

Rešenje:

Udaljenost slike od objektiva

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

Ukupno uvećanje mikroskopa kada je oko opušteno ili kada je slika beskonačno udaljena, izračunava se pomoću jednačine:

Dužina slike = dužina objekta x ukupno uvećanje = (0.5 mm)(45) = 22.5 mm.

11. Žižna daljina objektiva mikroskopa je 2.0 cm. Predmet je postavljen na 2.2 cm. Dužina mikroskopa je 24.5 cm. Oko je normalno i opušteno. Koliko je ukupno uvećanje mikroskopa?

Poznato:

Žižna daljina objektiva (f _ob ) = 2.0 cm

Udaljenost objekta od objektiva (d _ob ) = 2.2 cm

Dužina mikroskopa (l) = 24.5 cm

Bliska tačka normalnog oka (N) = 25 cm

Oko je opušteno.

Traži se: Ukupno uvećanje mikroskopa (M)

Rešenje:

Oko je opušteno kada je slika u beskonačnosti.

Ukupno uvećanje mikroskopa kada je oko opušteno:

M = ukupno uvećanje

l = dužina mikroskopa = udaljenost između objektiva i okulara = žižna daljina okulara + udaljenost slike od objektiva (d _ob ') = f _ok + d _ob '

Udaljenost slike od objektiva (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

Udaljenost slike od objektiva je 22 cm.

Žižna daljina okularnog sočiva (f _ok ):

l = f _ok + s _ob '

f _ok = l – d _ob ' = 24.5 – 22 = 2.5 cm

Ukupno uvećanje mikroskopa (M):

12. Bliska tačka normalnog oka je 25 cm. Koliko je uvećanje mikroskopa?

Poznato:

Bliska tačka normalnog oka (N) = 25 cm

Udaljenost objekta (d _ob ) = 1.2 cm

Žižna daljina objektiva (f _ob ) = 1 cm

Žižna daljina okularnog sočiva (fok ₎ = 5 cm

Udaljenost između objektiva i okulara = 10 cm

Traži se: Uvećanje mikroskopa

Rešenje:

Ako je konačna slika u beskonačnosti, onda je oko opušteno (minimalna akomodacija). Ako je konačna slika u bliskoj tački (25 cm), oko nije opušteno već fokusirano u bliskoj tački (maksimalna akomodacija).

Jednačina uvećanja mikroskopa kada je oko fokusirano na blisku tačku (maksimalna akomodacija):

Udaljenost slike od objektiva (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

Uvećanje slike:

Problemi s mikroskopom i njihova rješenja

teleskop

Problemi s teleskopom i rješenja 1

Problemi s teleskopom i rješenja 2

1. Koji je osnovni princip iza optičkih instrumenata?
   • odgovorOsnovni princip optičkih instrumenata je manipulacija svjetlošću, prvenstveno putem refrakcije i refleksije, kako bi se formirale i uvećale slike, što nam pomaže da bolje posmatramo objekte ili mjerimo određena svojstva svjetlosti.
2. Kako korektivne naočale djeluju na poboljšanje vida?
   • odgovorKorektivne naočale imaju sočiva koja kompenziraju nedostatke oka u fokusiranju svjetlosti. Kod kratkovidnosti, konkavna sočiva šire svjetlosne zrake, dok kod dalekovidnosti, konveksna sočiva konvergiraju svjetlosne zrake, omogućavajući oku da pravilno fokusira slike na mrežnjači.
3. Zašto lupa čini da predmeti izgledaju veći?
   • odgovorLupa je konveksna leća koja stvara virtualnu, uvećanu i uspravnu sliku objekta kada se objekt postavi unutar žarišne duljine leće. Oko percipira ovu uvećanu sliku kao veću od samog objekta.
4. Kako otvor blende fotoaparata utiče na kvalitet slike?
   • odgovor: Otvor blende kontroliše količinu svjetlosti koja ulazi u kameru. Veći otvor blende omogućava više svjetlosti, što može rezultirati boljim fotografijama snimljenim pri slabom osvjetljenju. Međutim, veći otvor blende također smanjuje dubinu polja, što znači da će manji dio slike biti u fokusu. Suprotno tome, manji otvor blende povećava dubinu polja, ali može zahtijevati duže vrijeme ekspozicije ili veće postavke osjetljivosti.
5. Zašto dvogledi često imaju napisan broj poput "10×50"?
   • odgovorKod dvogleda "10×50", "10x" znači da će se objekat prikazivati ​​10 puta bliže nego golim okom. "50" se odnosi na prečnik objektiva u milimetrima. Veći objektiv može prikupiti više svjetlosti, čineći sliku svjetlijom, što je posebno korisno u uslovima slabog osvjetljenja.
6. Kako teleskop prikuplja više svjetlosti nego ljudsko oko i zašto je to važno za posmatranje udaljenih zvijezda?
   • odgovorTeleskopi imaju mnogo veća objektivna sočiva (ili ogledala) od ljudskog oka, što im omogućava da sakupljaju i koncentrišu više svjetlosti. Ova povećana sposobnost sakupljanja svjetlosti je neophodna za posmatranje udaljenih i slabih nebeskih objekata koji ne bi bili vidljivi golim okom.
7. Koja je razlika između refraktorskog i reflektirajućeg teleskopa?
   • odgovorRefraktorski teleskop (ili refraktor) koristi sočiva za savijanje i fokusiranje svjetlosti, dok reflektirajući teleskop (ili reflektor) koristi ogledala. Refraktori često pate od hromatske aberacije, koja može uzrokovati obojene pruge oko objekata. Reflektori izbjegavaju ovaj problem, ali mogu zahtijevati češće poravnanje i podešavanje.
8. Zašto mikroskopi koriste više sočiva?
   • odgovorMikroskopi koriste kombinaciju sočiva (objektiva i okulara) kako bi postigli veliko uvećanje i rezoluciju. Objektiv uvećava uzorak, a zatim okular dodatno uvećava tu sliku. Kombinacija omogućava detaljno posmatranje sitnih struktura.
9. Kako optičko vlakno prenosi informacije na velike udaljenosti?
   • odgovorOptička vlakna koriste princip potpune unutrašnje refleksije. Svjetlosni signali (od lasera) se uvode u vlakno i reflektiraju se od unutrašnjih zidova vlakna, putujući na velike udaljenosti uz minimalan gubitak intenziteta. Ovi svjetlosni signali mogu prenositi ogromne količine podataka.
10. Koja je uloga prizme u spektrometru?

• odgovorU spektrometru, prizma raspršuje dolaznu svjetlost u njene sastavne boje (spektar) na osnovu talasnih dužina. To omogućava analizu izvora svjetlosti kako bi se odredio njihov sastav, intenzitet i druga svojstva.