Příklady otázek k optickým přístrojům

12 příkladů otázek týkajících se optických přístrojů

Konkávní zrcadlo

1. Obraz vytvořený konkávním zrcadlem objektu o výšce h umístěného ve vzdálenosti menší než f (f = ohnisková vzdálenost zrcadla) je...

A. virtuální, vzpřímený, redukovaný

B. virtuální, vzpřímený, zvětšený

C. skutečný, vzpřímený, redukovaný

D. skutečný, obrácený, zvětšený

E. reálný, invertovaný, redukovaný

Diskuse

Následuje příklad tvorby stínu podobný výše uvedené otázce. Na základě tohoto obrázku je stín virtuální, svislý a zvětšený. Správná odpověď je B.

2. Pokud je předmět umístěn uprostřed mezi ohniskem a povrchem konkávního zrcadla, vznikne obraz:

(1) dvakrát zvětšeno

(2) ve svislé poloze

(3) vzdálenost obrazu = zaostřovací vzdálenost

(4) virtuální

Správné tvrzení je…

A. 1, 2 a 3

B. 1 a 3

C. 1 a 4

D. pouze 4

E. všechny jsou správně

Diskuse

Předpokládejme, že ohnisková vzdálenost (f) = 20 cm a vzdálenost objektu (s) = 10 cm, jak je znázorněno na obrázku níže.

a) Vzdálenost stínu

1/f = 1/s + 1/s'

1/20 = 1/10 + 1/s'

1/20 – 1/10 = 1/s'

1/20 – 2/20 = 1/s'

-1/20 = 1/s'

s' = -20 cm

Záporná vzdálenost stínu znamená, že stín je virtuální. Stín je virtuální, protože jím neprochází žádné světlo. To je na obrázku znázorněno tečkovanou čarou.

b) Zvětšení obrazu

M = -s'/s = -(-20)/10 = 20/10 = 2krát

Kladné zvětšení obrazu znamená, že obraz je ve svislé poloze. Obraz je zvětšen 2krát.

Vlastnosti stínů na základě výše uvedeného obrázku a výsledků výpočtu jsou:

1. Zvětšeno 2krát

2. Vzpřímený

3. Vzdálenost obrazu = ohnisková vzdálenost = 20 cm

4. Virtuální povahy

Správná odpověď je E.

Konvexní zrcadlo

3. Konvexní zrcadlo je umístěno v zatáčce. Když je předmět vzdálen 2 m od zrcadla, výška vytvořeného obrazu je 1/16 výšky předmětu. Ohnisková vzdálenost zrcadla je…

A. 2/15 m

B. 2/17 m

Cca 5/8 m

D. 15/2 m

V. 17/2 m

Diskuse

Je známo, že:

Vzdálenost objektu (s) = 2 metrů

Zvětšení obrazu (M) = 1/16krát

Zeptal se: Ohnisková vzdálenost konvexního zrcadla

Odpověď:

Nejprve vypočítejte vzdálenost stínu (s'):

Vzdálenost obrazu je – 1/8 metru. Znaménko záporné znamená, že obraz je virtuální.

Ohnisková vzdálenost konvexního zrcadla (f):

Znaménko záporné znamená, že ohnisko konvexního zrcadla je virtuální.

Správná odpověď je A.

4. Obraz tvořený konvexním zrcadlem a předmětem o výšce h umístěným před zrcadlem je...

A. skutečný, vzpřímený, zvětšený

B. virtuální, vzpřímený, zvětšený

C. skutečný, vzpřímený, redukovaný

D. skutečný, obrácený, zvětšený

E. virtuální, vzpřímený, redukovaný

Diskuse

Na základě obrázku na boku jsou vlastnosti stínu virtuální, vzpřímené a redukované.

Správná odpověď je E.

Konvexní čočka

5. Z grafu konvexní čočky výše vyplývá, že zvětšení obrazu při 1/s = 3 je...

A. 1,5krát

B. 2krát

C. 3krát

D. 4krát

E. 6krát

Diskuse

Je známo, že:

1/s = 3 cm^-1, s = 1/3 cm

1/s' = 1 cm^-1, s' = 1/1 cm = 1 cm

Zeptal se: Zvětšení obrazu (M)

Odpověď:

Zvětšení obrazu:

M = s' : s

M = 1 cm : 1/3 cm

M = 1 cm x 3/1 cm

M = 3krát

Správná odpověď je C.

Konkávní čočka

6. Rovnoběžný paprsek světla dopadá na konkávní čočku. Světelný paprsek střídá…

A. lom, takže se světlo šíří

B. odraz, takže se světlo šíří

C. lom, takže se paprsky shromažďují

D. odraz, aby se světlo shromažďovalo

E. lom, ale paprsky zůstávají rovnoběžné

Diskuse

Zrcadla mohou světlo odrážet, zatímco čočky ho mohou lámat.

Konkávní čočky mají vlastnost rozptylovat světlo, proto se jim také říká rozptylné čočky.

Správná odpověď je A.

vlk

7. Jako lupa se používá čočka s ohniskovou vzdáleností 5 cm. Pokud je oko normální, použijte tuto lupu. s maximální akomodací je úhlové zvětšení lupy...

A. 3krát

B. 4krát

C. 5krát

D. 6krát

E. 8krát

Diskuse

Je známo, že:

Ohnisková vzdálenost objektivu (f) = 5 cm

Blízký bod normálního oka (N) = 25 cm

Zeptal se: Úhlové zvětšení lupy

Odpověď:

Pokud je oko maximálně akomodováno, je vzdálenost obrazu vytvořeného lupou stejná jako blízký bod normálního oka. Vzorec pro úhel zvětšení lupy při maximální akomodaci oka:

Správná odpověď je D.

Oční vady

8. Osoba s dalekozrakostí potřebuje k normálnímu vidění brýle se silou čoček +2 dioptrie. Nejkratší vzdálenost, na kterou může osoba vidět bez brýlí, je tedy…

A. 2,5 cm

B. 15 cm

Cca 50 cm

D. 60 cm

V. 100 cm

Diskuse

Je známo, že:

Síla čočky (P) = +2 dioptrie

Zeptal se: Nejmenší vzdálenost, na kterou je člověk schopen vidět bez brýlí

Odpověď:

Konkávní nebo konvexní čočka?

Zrcadlová síla čočky je kladná, proto se používá pozitivní čočka, známá také jako konvexní čočka nebo spojná čočka.

Jaká je ohnisková vzdálenost objektivu?

P = 1/f

2 = 1/f

f = 1/2 = 0,5 metru = 50 cm

Ohnisková vzdálenost konvexní čočky je 50 cm.

Krátkozrakost nebo dalekozrakost?

Pokud je použitá čočka konvexní, jedná se o krátkozrakost.

Jaká je nejmenší vzdálenost, na kterou oko dohlédne bez brýlí?

Blízký bod normálního oka je 25 cm. Aby oko vidělo předmět ve vzdálenosti 25 cm jako normální oko, musí čočka vytvořit obraz ve vzdálenosti x cm před čočkou. Obraz je před konvexní čočkou, takže obraz je svislý a virtuální. Obraz je virtuální, proto je obrazová vzdálenost (s') záporná.

-1/s' = 1/f – 1/s

-1/s' = 1/50 – 1/25 = 1/50 -2/50 = -1/50

-s' = -50/1 = -50 cm = -0,50 metru

s' = 50 cm = 0,5 metru

Nejmenší vzdálenost, na kterou krátkozraké oko dohlédne, je 50 cm. Nejmenší vzdálenost pro normální oko je 25 cm.

Správná odpověď je C.

Brýle

9. Presbyopický člověk má vzdálenost čtení na blízko 50 cm. Pokud chce číst na normální čtecí vzdálenost, bude potřebovat brýle s dioptrií...

A. -2 dioptrie

B. -1/2 dioptrie

C. + 1/2 dioptrie

D. +2 dioptrie

E. +4 dioptrie

Diskuse

Blízký bod vidění u normálního oka je 25 cm a blízkost pacienta je 50 cm. To znamená, že daná osoba má potíže s viděním na blízko, což je stav známý jako dalekozrakost. Dalekozrakost lze korigovat pomocí konvexní čočky, jak je znázorněno na obrázku níže.

Aby bylo možné pozorovat objekt ve vzdálenosti 25 cm před okem, musí čočka vytvořit obraz ve vzdálenosti 50 cm před okem a čočkou. Obraz musí být před okem, aby byl vidět, takže obraz je vzpřímený a virtuální.

Je známo :

Vzdálenost objektu (s) = 25 cm

Vzdálenost obrazu (s') = -50 cm (záporná, protože je virtuální)

Zeptal se Ohnisková vzdálenost (f) brýlí a optická mohutnost objektivu (P)

Jawab :

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 metru

Kladná ohnisková vzdálenost znamená, že použitá čočka je konvexní čočka.

P = 1/f = 1/0,5 = +2 dioptrie

Síla neboli mohutnost čočky je +2 D. Kladné znaménko znamená, že použitá čočka je konvexní.

Správná odpověď je D.

mikroskop

10. Mikroskop má objektiv a okulár s ohniskovou vzdáleností 0,9 cm a 5 cm. Osoba umístí před objektiv 10mm podložní sklíčko, které bude pozorováno okulárem bez akomodace. Pokud je podložní sklíčko dlouhé 0,5 mm a normální čtecí vzdálenost osoby je 25 cm, zdánlivá délka objektu bude...

A. 7,5 mm

B. 10 mm

Cca 12,5 mm

D. 15 mm

E. 20 mm

Diskuse

Je známo, že:

Ohnisková vzdálenost objektivu (f_ob) = 0,9 cm = 9 mm

Ohnisková vzdálenost čočky okuláru (f_ok) = 5 cm = 50 mm

Vzdálenost objektu od objektivu (s_ob) = 10 mm

Délka objektu (v) = 0,5 mm

Blízký bod normálního oka (N) = 25 cm = 250 mm

Zeptal se: Délka stínu (h')

Odpověď:

Pozorování bez akomodace je stejné jako pozorování s minimální akomodací, kdy se oko uvolní při pozorování obrazu, který je nekonečně vzdálený.

Nejprve vypočítejte vzdálenost obrazu od objektivu. Objektiv je konvexní čočka, proto se používá vzorec pro výpočet konvexní čočky:

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

Celkové zvětšení mikroskopu, když je oko v minimální akomodaci nebo když je obraz v nekonečnu, se vypočítá pomocí vzorce:

Délka stínu = délka objektu x celkové zvětšení = (0,5 mm)(45) = 22,5 milimetrů.

11. Mikroskop má ohniskovou vzdálenost objektivu 2,0 cm. Předmět je umístěn pod objektivem ve vzdálenosti 2,2 cm. Mikroskop je dlouhý 24,5 cm a pozorovatel pozoruje bez akomodace. Pokud má pozorovatel normální zrak, celkové zvětšení mikroskopu je…

A. 20krát

B. 25krát

C. 50krát

D. 75krát

E. 100krát

Diskuse

Je známo, že:

Ohnisková vzdálenost objektivu (f_ob) = 2,0 cm

Vzdálenost objektu před objektivem (s_ob) = 2,2 cm

Délka mikroskopu (l) = 24,5 cm

Blízký bod normálního oka (N) = 25 cm

Pozorování bez akomodace

Zeptal se: Celkové zvětšení mikroskopu (M)

Odpověď:

Oko akomoduje minimálně, když je obraz nekonečně daleko, jak je znázorněno na obrázku na boku.

Vzorec pro celkové zvětšení mikroskopu při minimální akomodaci oka:

keterangan:

M = celkové zvětšení

l = délka mikroskopu = vzdálenost mezi objektivem a okulárem = ohnisková vzdálenost okuláru + vzdálenost obrazu od objektivu (s)_ob') = f_ok + s_ob"

Vzdálenost obrazu od objektivu (s_ob') :

1 / f_ob = 1 / s_ob + 1/s_ob"

1 / s_ob' = 1/f_ob – 1/s_ob = 1/2 – 1/2,2 = 2,2/4,4 – 2/4,4 = 0,2/4,4

s_ob' = 22

Vzdálenost obrazu od objektivu je 22 cm.

Ohnisková vzdálenost čočky okuláru (f_ok):

l= f_ok + s_ob"

f_ok = l – s_ob' = 24,5 – 22 = 2,5 cm

Celkové zvětšení mikroskopu (M):

Správná odpověď je E.

12. Student (Sn = 25 cm) provedl experiment s mikroskopem s daty znázorněnými na následujícím diagramu. Zvětšení mikroskopu je…

A. 30krát

B. 36krát

C. 40krát

D. 46krát

E. 50krát

Diskuse

Je známo, že:

Blízký bod normálního oka (N) = 25 cm

Vzdálenost objektu (s)_ob) = 1,2 cm

Objektivní ohnisková vzdálenost (f_ob) = 1 cm

Ohnisková vzdálenost čočky okuláru (f_ok) = 5 cm

Vzdálenost mezi objektivem a okulárem = 10 cm

Zeptal se: Zvětšení mikroskopu

Odpověď:

Pokud je výsledný obraz nekonečně vzdálený, oko akomoduje minimálně, naopak, pokud je obraz konečně vzdálený, oko akomoduje maximálně. Výsledný obraz na obrázku výše ukazuje konečně vzdálený obraz, takže oko akomoduje maximálně.

Vzorec pro zvětšení mikroskopu při maximální akomodaci oka:

Diskuse o mikroskopech

Dalekohled

Diskuse o dalekohledech

13. Podívejte se na obraz dráhy světelného paprsku tvořícího obraz na následujícím mikroskopu:
Vzdálenost mezi objektivem a okulárem dZdrojem mikroskopu je…

A. 20 cm
B. 24 cm
Cca 25 cm
D. 27 cm
V. 29 cm

Diskuse

Je známo, že:
Vzdálenost objektu od objektivu (s_ob) = 2 cm
Ohnisková vzdálenost objektivu (f_ob) = 1,8 cm
Vzdálenost skutečného obrazu od čočky okuláru (s_ok) = 6 cm
Ohnisková vzdálenost čočky okuláru (f_ok) = 6 cm
Otázka: Vzdálenost mezi objektivem a okulárem (délka tubusu mikroskopu)
Odpověď:

Sledujte výše uvedený obrázek. Když je oko v minimální akomodaci, výsledný obraz vytvořený okulárem je v nekonečnu. Aby byl výsledný obraz vytvořený okulárem v nekonečnu, musí se skutečný obraz vytvořený objektivem nacházet v ohnisku okuláru. Vzdálenost mezi objektivem a okulárem (l) = vzdálenost skutečného obrazu od objektivu (s)._ob') + ohnisková vzdálenost čočky okuláru (f_ok).

Vzdálenost skutečného obrazu od objektivu (s_ob') :
1 / s_ob + 1/s_ob' = 1/f_ob
1 / s_ob' = 1/f_ob – 1/s_ob
1 / s_ob' = 1/1,8 – 1/2
1 / s_ob' = 10/18 – 9/18 = 1/18
s_ob' = 18 cm

Vzdálenost mezi objektivem a okulárem (délka tubusu mikroskopu):
l = s_ob' + f_ok
l = 18 cm + 6 cm
l = 24 cm
Správná odpověď je B.

Zdroj otázky:

Otázky z fyziky k celostátní zkoušce pro středoškolské/odborné gymnázium

Příklady otázek týkajících se optických očních přístrojů
Člověk s normálním zrakem zpočátku vidí objekt vzdálený 500 metrů. O několik okamžiků později vidí objekt vzdálený 1 metr. Vzdálenost mezi rohovkou a sítnicí mata je považována za stejnou jako vzdálenost stínu, která je přibližně 2,5 cm. Vypočítejte:
(a) Ohnisková vzdálenost a mohutnost okuláru při zaostřování na objekt vzdálený 500 metrů
(b) Ohnisková vzdálenost a mohutnost okuláru při zaostření na objekt vzdálený 1 metr
(c) Změna ohniskové vzdálenosti okuláru při změně zaostřování z 500 metrů na 1 metr.
Diskuse
Je známo, že:
Vzdálenost objektu 1 (s₁) = 500 metr = 50.000 cm
Vzdálenost objektu 2 (s₂) = 1 metr = 100 cm
Vzdálenost stínu (s') = 2,5 cm
Odpověď:
(a) Ohnisková vzdálenost a mohutnost oční čočky, když oko zaostří na objekt vzdálený 500 metrů
Ohnisková vzdálenost (f) okuláru se vypočítá pomocí vzorec konvexní čočky :
1 / f₁ = 1 / s₁ + 1/s' = 1/50.000 + 1/2,5 = 1/50.000 + 20.000/50.000 = 20.001/50.000
f₁ = 50.000/20.001 = 2,499875 cm
f₁ = 0,02499875 metrů
Síla oční čočky:
P₁ = 1/f₁ = 1/0,02499875 = 40,0 Dioptrie

(b) Ohnisková vzdálenost a mohutnost oční čočky, když oko zaostří na objekt vzdálený 1 metr
Ohnisková vzdálenost (f) okuláru:
1 / f₂ = 1 / s₂ + 1/s' = 1/100 + 1/2,5 = 1/100 + 40/100 = 41/100
f₂ = 100/41 = 2,439024 cm
f₂ = 0,02439024 metrů
Síla oční čočky:
P₂ = 1/f₂ = 1/0,02439024 = 41,0 Dioptrie

(c) Změna ohniskové vzdálenosti a optické mohutnosti oční čočky při změně zaostřování z 500 metrů na 1 metr.
Změna ohniskové vzdálenosti oční čočky = f₁ - f₂ = 0,02499875 – 0,02439024 = 0,00060851 metrů
Změna síly oční čočky = 41,0 – 40,0 = 1,0 dioptrie

Na základě diskuse o výše uvedených otázkách lze dojít k závěru, že:
– Ohnisková vzdálenost oční čočky je větší, když oko pozoruje objekty v dálce, a ohnisková vzdálenost oční čočky je menší, když oko pozoruje objekty v dálce.
– Zrcadlová síla oční čočky je větší, když oko pozoruje blízký objekt, a zrcadlová síla oční čočky je menší, když oko pozoruje vzdálený objekt. Čím blíže je tedy objekt, tím větší je zrcadlová síla oční čočky.

Úplnější diskusi o otázkách lze nalézt v článku týkajícím se příkladů otázek týkajících se optických očních přístrojů.

Příklad otázek ohledně brýlí
Úplnější diskusi o otázkách lze nalézt v článku týkajícím se příkladů otázek týkajících se optických brýlí.

Příklady otázek ohledně kontaktních čoček
Úplnější diskusi o otázkách lze nalézt v článku týkajícím se příkladů otázek týkajících se optických přístrojů pro kontaktní čočky.

Příklad lupy nebo otázky s lupou
Písmo je tak malé, že ho nelze přečíst. Člověk čte písmo pomocí lupy, když je oko v minimální akomodaci, úhel zvětšení lupy je 5x. Jaká je ohnisková vzdálenost lupy?
Diskuse
Je známo, že:
Blízký bod normálního oka (N) = 25 cm
Zvětšení úhlu lupy (M) = 5x
Zeptal se: Ohnisková vzdálenost lupy (f)
Odpověď:
Vzorec pro zvětšení úhlu lupy při maximální akomodaci oka:
M = (N/f) + 1
5 = (25 cm / f) + 1
5 – 1 = 25 cm / f
4 = 25 cm / f
f = 25 cm / 4
f = 6,25 cm
Ohnisková vzdálenost lupy je 6,25 cm. Ohnisková vzdálenost lupy je kladná, protože lupa používá konvexní čočka neboli pozitivní čočka.

Úplnější diskusi o otázkách lze nalézt v článku týkajícím se příkladů otázek týkajících se lup nebo zvětšovacích skel.

Příklady otázek k mikroskopu
Osoba s normálním zrakem pozoruje objekt pomocí mikroskopu. Ohnisková vzdálenost objektivu je 20 mm a ohnisková vzdálenost okuláru je 30 mm. Pokud je skutečný obraz vytvořený objektivem vzdálen 10 cm, vypočítejte úhlové zvětšení mikroskopu při pozorování okem s minimální akomodací.
Diskuse
Je známo, že:
Ohnisková vzdálenost objektivu (f_ob) = 20 mm
Ohnisková vzdálenost čočky okuláru (f_ok) = 30 mm
Vzdálenost obrazu objektivu (s)_ob') = 10 cm = 100 mm
Vzdálenost blízkého bodu od normálního oka (N) = 25 cm = 250 mm
Zeptal se: Úhlové zvětšení mikroskopu při pozorování okem s minimální akomodací
Odpověď:
Vzorec pro celkové úhlové zvětšení mikroskopu když oko minimálně akomoduje:

Celkové úhlové zvětšení (M) mikroskopu při minimální akomodaci oka je přibližně 42,0x.

Úplnější diskusi o otázkách lze nalézt v článku týkajícím se příkladů otázek týkajících se světelného mikroskopu.

Příklad otázky o hvězdném dalekohledu
Úplnější diskusi o otázkách lze nalézt v článku týkajícím se příkladů otázek o hvězdných dalekohledech.

Příklady otázek týkajících se optických přístrojů pro fotoaparáty
Úplnější diskusi o otázkách lze nalézt v článku týkajícím se příkladů otázek týkajících se optických přístrojů pro fotoaparáty.