Eksempelspørgsmål om optiske instrumenter

12 eksempler på spørgsmål om optiske instrumenter

Konkav spejl

1. Billedet dannet af et konkavt spejl af et objekt med højden h placeret i en afstand mindre end f (f = spejlets brændvidde) er...

A. virtuel, oprejst, reduceret

B. virtuel, oprejst, forstørret

C. reel, oprejst, reduceret

D. reel, inverteret, forstørret

E. reel, inverteret, reduceret

Diskussion

Følgende er et eksempel på skyggedannelse svarende til spørgsmålet ovenfor. Baseret på dette billede er skyggen virtuel, opretstående og forstørret. Det korrekte svar er B.

2. Hvis et objekt placeres midt mellem fokuspunktet og overfladen af ​​et konkavt spejl, dannes billedet:

(1) forstørret to gange

(2) oprejst

(3) har billedafstand = fokusafstand

(4) virtuel

Den korrekte udtalelse er…

A. 1, 2 og 3

B. 1 og 3

C. 1 og 4

D. kun 4

E. alle er korrekte

Diskussion

Antag at brændpunktafstanden eller brændvidden (f) = 20 cm og objektafstanden (s) = 10 cm, som vist på billedet nedenfor.

a) Skyggeafstand

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

En negativ skyggeafstand betyder, at skyggen er virtuel. Skyggen er virtuel, fordi intet lys passerer igennem den. Dette er angivet med en stiplet linje i billedet.

b) Forstørrelse af billedet

M = -s'/s = -(-20)/10 = 20/10 = 2 gange

En positiv forstørrelse af billedet betyder, at billedet er oprejst. Billedet er forstørret 2 gange.

Skyggernes egenskaber baseret på billedet og beregningsresultaterne ovenfor er:

1. Forstørret 2 gange

2. Oprejst

3. Billedafstand = brændvidde = 20 cm

4. Virtuel af natur

Det rigtige svar er E.

Konveks spejl

3. Et konvekst spejl placeres i et sving på vejen. Når et objekt er 2 m fra spejlet, er højden af ​​det dannede billede 1/16 af objektets højde. Spejlets brændvidde er…

A. 2/15 m

B. 2/17 m

Ca. 5/8 m

D. 15/2 m

Ø. 17/2 m

Diskussion

Det er kendt, at:

Objektafstand (s) = 2 meter

Billedforstørrelse (M) = 1/16 gange

Spørgsmål: Brændvidden af ​​et konvekst spejl

Svar:

Beregn først skyggeafstanden (s'):

Billedafstanden er – 1/8 meter. Minustegn betyder, at billedet er virtuelt.

Brændvidde af konvekst spejl (f):

Det negative fortegnet betyder, at det konvekse spejls fokus er virtuelt.

Det rigtige svar er A.

4. Billedet dannet af et konvekst spejl og et objekt med højden h placeret foran spejlet er...

A. ægte, oprejst, forstørret

B. virtuel, oprejst, forstørret

C. reel, oprejst, reduceret

D. reel, inverteret, forstørret

E. virtuel, oprejst, reduceret

Diskussion

Baseret på billedet på siden er skyggens egenskaber virtuelle, oprejste og reducerede.

Det rigtige svar er E.

Konveks linse

5. Ud fra grafen for den konvekse linse ovenfor er forstørrelsen af ​​billedet ved 1/s = 3...

A. 1,5 gange

B. 2 gange

C. 3 gange

D. 4 gange

E. 6 gange

Diskussion

Det er kendt, at:

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

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

Spørgsmål: Forstørrelse af billedet (M)

Svar:

Billedforstørrelse:

M = s' : s

M = 1 cm : 1/3 cm

M = 1 cm x 3/1 cm

M = 3 gange

Det rigtige svar er C.

Konkav linse

6. En parallel lysstråle falder på en konkav linse. I linsen oplever lysstrålen…

A. brydning, så strålerne spredes

B. refleksion, så lyset spredes

C. brydning, så strålerne samles

D. refleksion, så lyset samler sig

E. brydning, men strålerne forbliver parallelle

Diskussion

Spejle kan reflektere lys, mens linser kan bryde lys.

Konkave linser har egenskaben at sprede lys, så de kaldes også divergerende linser.

Det rigtige svar er A.

ulv

7. En linse med en brændvidde på 5 cm bruges som forstørrelsesglas. Hvis et normalt øje bruger forstørrelsesglasset med maksimal akkommodation, er forstørrelsesglassets vinkelforstørrelse...

A. 3 gange

B. 4 gange

C. 5 gange

D. 6 gange

E. 8 gange

Diskussion

Det er kendt, at:

Objektivets brændvidde (f) = 5 cm

Nærpunkt for normalt øje (N) = 25 cm

Spurgt: Vinkelforstørrelse af forstørrelsesglasset

Svar:

Hvis øjet er maksimalt akkommoderet, er afstanden til billedet produceret af forstørrelsesglasset den samme som nærpunktet for et normalt øje. Formlen for forstørrelsesglassets forstørrelsesvinkel, når øjet er maksimalt akkommoderet:

Det rigtige svar er D.

Øjenfejl

8. En person med hypermetropi skal bruge briller med en linsestyrke på +2 dioptrier for at se normalt. Derfor er den korteste afstand, en person kan se uden briller,...

A. 2,5 cm

B. 15 cm

Ca. 50 cm

D. 60 cm

Ø. 100 cm

Diskussion

Det er kendt, at:

Linsestyrke (P) = +2 dioptrier

Spørgsmål: Hvad er den korteste afstand, en person kan se uden briller?

Svar:

Konkav eller konveks linse?

Linsens styrke er positiv, derfor er den anvendte linse en positiv linse, også kendt som en konveks linse, også kendt som en konvergent linse.

Hvad er objektivets brændvidde?

P = 1/f

2 = 1/f

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

Brændvidden for en konveks linse er 50 cm.

Nærsynethed eller langsynethed?

Hvis den anvendte linse er en konveks linse, er den nærsynet.

Hvad er den korteste afstand, øjet kan se uden briller?

Nærpunktet for et normalt øje er 25 cm. For at øjet kan se et objekt i en afstand af 25 cm som et normalt øje, skal linsen danne et billede i en afstand af x cm foran linsen. Billedet er foran den konvekse linse, så billedet er oprejst og virtuelt. Billedet er virtuelt, derfor er billedafstanden (s') negativ.

-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 meter

s' = 50 cm = 0,5 meter

Den korteste afstand, et nærsynet øje kan se, er 50 cm. Den korteste afstand for et normalt øje er 25 cm.

Det rigtige svar er C.

Kacamata

9. En person med presbyopi har en nærafstand på 50 cm. Hvis han vil læse på normal læseafstand, har han brug for briller med en styrke på...

A. -2 dioptrier

B. -1/2 dioptri

C. + 1/2 dioptri

D. +2 dioptrier

E. +4 dioptrier

Diskussion

Nærpunktet for et normalt øje er 25 cm, og patientens nærpunkt er 50 cm. Det betyder, at personen har svært ved at se nært, en tilstand kendt som langsynethed. Langsynethed kan korrigeres ved hjælp af en konveks linse, som vist på billedet nedenfor.

For at et objekt kan observeres i en afstand af 25 cm foran øjet, skal linsen danne et billede i en afstand af 50 cm foran øjet og linsen. Billedet skal være foran øjet for at kunne ses, så billedet er opretstående og virtuelt.

Det er kendt, at :

Objektafstand (s) = 25 cm

Billedafstand (s') = -50 cm (negativ fordi den er virtuel)

Spørgsmål : Brændvidde (f) for briller og linsestyrke (P)

Svar :

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 meter

En positiv brændvidde betyder, at den anvendte linse er en konveks linse.

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

Linsens styrke eller forstørrelse er +2 D. Det positive fortegn betyder, at den anvendte linse er en konveks linse.

Det rigtige svar er D.

Mikroskop

10. Et mikroskop har en objektivlinse og en okularlinse med brændvidder på henholdsvis 0,9 cm og 5 cm. En person placerer en 10 mm prøve foran objektivlinsen for at blive observeret gennem okularlinsen uden akkommodation. Hvis prøveobjektet har en længde på 0,5 mm, og personens normale læseafstand er 25 cm, vil objektets tilsyneladende længde være...

A. 7,5 mm

B. 10 mm

C. 12,5 mm

D. 15 mm

Ø. 20 mm

Diskussion

Det er kendt, at:

Objektivets brændvidde ( _fob ) = 0,9 cm = 9 mm

Okularlinsens brændvidde ( _fok ) = 5 cm = 50 mm

Afstand mellem objekt og objektivlinse (sob ₎ = 10 mm

Objektets længde (h) = 0,5 mm

Nærpunkt for normalt øje (N) = 25 cm = 250 mm

Spørgsmål: Skyggelængde (h')

Svar:

Observation uden akkommodation er det samme som observation med minimal akkommodation, hvor øjet slapper af, når man observerer et billede, der er uendeligt fjernt.

Beregn først billedets afstand fra objektivlinsen. Objektivlinsen er en konveks linse, så formlen for den konvekse linse bruges:

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

Mikroskopets samlede forstørrelse, når øjet er i minimal akkommodation, eller når billedet er i uendelighed, beregnes ved hjælp af formlen:

Skyggelængde = objektets længde x total forstørrelse = (0,5 mm)(45) = 22,5 millimeter.

11. Et mikroskop har en objektivbrændvidde på 2,0 cm. Et objekt placeres under objektivet i en afstand af 2,2 cm. Mikroskopet er 24,5 cm langt, og observatøren observerer uden akkommodation. Hvis observatøren har normale øjne, er mikroskopets samlede forstørrelse…

A. 20 gange

B. 25 gange

C. 50 gange

D. 75 gange

E. 100 gange

Diskussion

Det er kendt, at:

Brændvidde for objektivlinsen (fob ₎ = 2,0 cm

Afstand til objekt foran objektivlinsen (sob ₎ = 2,2 cm

Mikroskopets længde (l) = 24,5 cm

Nærpunkt for normalt øje (N) = 25 cm

Observation uden akkommodation

Spørgsmål: Mikroskopets samlede forstørrelse (M)

Svar:

Øjet akkommoderer minimalt, når billedet er uendeligt langt væk, som vist på billedet ved siden af.

Formlen for total forstørrelse af et mikroskop, når øjet er ved minimal akkommodation:

Information :

M = total forstørrelse

l = mikroskopets længde = afstand mellem objektivlinse og okularlinse = okularlinsens brændvidde + billedets afstand fra objektivlinsen (s _ob ') = f _ok + s _ob '

Billedets afstand fra objektivlinsen (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

Billedets afstand fra objektivlinsen er 22 cm.

Brændvidde for okularlinsen (f _ok ):

l = f _ok + s _ob '

f _ok = l – s _ob ' = 24,5 – 22 = 2,5 cm

Mikroskopets samlede forstørrelse (M):

Det rigtige svar er E.

12. En studerende (Sn = 25 cm) udførte et eksperiment med et mikroskop med data som vist i følgende diagram. Mikroskopets forstørrelse er…

A. 30 gange

B. 36 gange

C. 40 gange

D. 46 gange

E. 50 gange

Diskussion

Det er kendt, at:

Nærpunkt for normalt øje (N) = 25 cm

Objektafstand (s _ob ) = 1,2 cm

Objektiv brændvidde (fob ₎ = 1 cm

Brændvidde for okularlinsen ( _fok ) = 5 cm

Afstand mellem objektivlinse og okular = 10 cm

Spurgt: Mikroskopforstørrelse

Svar:

Hvis det endelige billede er uendeligt langt væk, vil øjet akkommodere minimalt, og omvendt, hvis billedet er endeligt langt væk, vil øjet akkommodere maksimalt. Det endelige billede i billedet ovenfor viser et endeligt langt væk billede, så øjet vil akkommodere maksimalt.

Formlen for mikroskopforstørrelse, når øjet er ved maksimal akkommodation:

Diskussion af mikroskoper

Kikkert

Diskussion om kikkerter

13. Se på billedet af lysstrålens bane, der danner billedet, på følgende mikroskop:
Afstand mellem objektivlinse og okularlinse dMikroskopets kilde er….

A. 20 cm
B. 24 cm
Ca. 25 cm
D. 27 cm
Ø. 29 cm

Diskussion

Det er kendt, at:
Objektets afstand fra objektivlinsen (s_ob) = 2 cm
Objektivets brændvidde (f_ob) = 1,8 cm
Afstanden mellem det faktiske billede og okularlinsen (s_ok) = 6 cm
Brændvidden på okularlinsen (f_ok) = 6 cm
Spørgsmål: Afstand mellem objektivlinse og okularlinse (længden af ​​mikroskoprøret)
Svar:

Se billedet ovenfor. Når øjet er i minimal akkommodation, er det endelige billede, der dannes af okularlinsen, i en uendelig afstand. For at det endelige billede, der produceres af okularlinsen, kan være i en uendelig afstand, skal det reelle billede, der produceres af objektivlinsen, være i okularlinsens brændpunkt. Således er afstanden mellem objektivlinsen og okularlinsen (l) = afstanden fra det reelle billede til objektivlinsen (s _ob ') + okularlinsens brændvidde (f _ok ).

Afstanden mellem det reelle billede og objektivlinsen (s_ob') :
1 / s_ob + 1/sek._ob' = 1/f_ob
1 / s_ob' = 1/f_ob – 1/sek._ob
1 / s_ob' = 1/1,8 – 1/2
1 / s_ob' = 10/18 – 9/18 = 1/18
s_ob' = 18 cm

Afstand mellem objektivlinse og okularlinse (mikroskoprørets længde):
l = s_ob' + f_ok
l = 18 cm + 6 cm
l = 24 cm
Det rigtige svar er B.

Spørgsmålskilde:

Nationale eksamensspørgsmål i fysik til gymnasiet/erhvervsgymnasiet

Eksempelspørgsmål om optiske øjeninstrumenter
En person med normale øjne ser først en genstand 500 meter væk. Få øjeblikke senere ser personen en genstand 1 meter væk. Afstanden mellem hornhinden og nethinden mata betragtes som det samme som skyggeafstanden, som er cirka 2,5 cm. Beregn:
(a) Okularets brændvidde og styrke ved fokusering på et objekt 500 meter væk
(b) Okularets brændvidde og styrke ved fokusering på et objekt 1 meter væk
(c) Ændring i okularets brændvidde, når fokuseringen skifter fra 500 meter til 1 meter.
Diskussion
Det er kendt, at:
Objektafstand 1 (s₁) = 500 meter = 50.000 cm
Objektafstand 2 (s₂) = 1 meter = 100 cm
Skyggeafstand (s') = 2,5 cm
Svar:
(a) Brændvidde og linsens styrke, når øjet fokuserer på et objekt 500 meter væk
Okularets brændvidde (f) beregnes ved hjælp af formel for konvekse linser :
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 meter
Øjenlinsestyrke:
P₁ = 1/f₁ = 1/0,02499875 = 40,0 dioptrier

(b) Brændvidde og linsens styrke, når øjet fokuserer på et objekt 1 meter væk
Okularets brændvidde (f):
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 meter
Øjenlinsestyrke:
P₂ = 1/f₂ = 1/0,02439024 = 41,0 dioptrier

(c) Ændring i øjets linses brændvidde og styrke, når fokuseringen skifter fra 500 meter til 1 meter.
Ændring i øjets linses brændvidde = f₁ - f₂ = 0,02499875 – 0,02439024 = 0,00060851 meter
Ændring i øjenlinsestyrke = 41,0 – 40,0 = 1,0 dioptrier

Baseret på diskussionen af ​​ovenstående spørgsmål kan det konkluderes, at:
– Øjets linses brændvidde er større, når øjet observerer objekter på afstand, og øjets linses brændvidde er mindre, når øjet observerer objekter på afstand.
– Øjets linses styrke er større, når øjet observerer et objekt tæt på, og øjets linses styrke er mindre, når øjet observerer et objekt langt væk. Så jo tættere objektet er, desto større er øjets linses styrke.

En mere fuldstændig diskussion af spørgsmålene kan findes i artiklen vedrørende eksempler på spørgsmål om optiske øjeninstrumenter.

Eksempel på spørgsmål om briller
En mere fuldstændig diskussion af spørgsmålene kan findes i artiklen vedrørende eksempler på spørgsmål om optiske briller.

Eksempelspørgsmål om kontaktlinser
En mere fuldstændig diskussion af spørgsmålene kan findes i artiklen vedrørende eksempler på spørgsmål om optiske instrumenter til kontaktlinser.

Eksempel på et forstørrelsesglas eller et spørgsmål om forstørrelsesglas
En tekst er så lille, at den ikke kan læses. En person læser teksten med et forstørrelsesglas, når øjet er i minimal akkommodation. Forstørrelsesglassets forstørrelsesvinkel er 5x. Hvad er forstørrelsesglassets brændvidde?
Diskussion
Det er kendt, at:
Nærpunkt for normalt øje (N) = 25 cm
Forstørrelse af forstørrelsesglasvinklen (M) = 5 x
Spurgte: Forstørrelsesglassets brændvidde (f)
Svar:
Formlen for forstørrelsen af ​​forstørrelsesglasvinklen, når øjet er i maksimal akkommodation:
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
Forstørrelsesglassets brændvidde er 6,25 cm. Forstørrelsesglassets brændvidde er positiv, fordi forstørrelsesglasset bruger en konveks linse også kendt som en positiv linse.

En mere fuldstændig diskussion af spørgsmålene kan findes i artiklen vedrørende eksempler på spørgsmål om forstørrelsesglas eller lupper.

Eksempelspørgsmål til mikroskop
En person med normale øjne observerer et objekt ved hjælp af et mikroskop. Objektivets brændvidde er 20 mm, og okularets brændvidde er 30 mm. Hvis det reelle billede, der produceres af objektivet, er 10 cm væk, skal mikroskopets vinkelforstørrelse beregnes, når det observeres med øjet ved minimal akkommodation.
Diskussion
Det er kendt, at:
Objektivets brændvidde (f_ob) = 20 mm
Brændvidden på okularlinsen (f_ok) = 30 mm
Afstanden til objektivbilledet (s)_ob') = 10 cm = 100 mm
Nærpunktsafstand for normalt øje (N) = 25 cm = 250 mm
Spurgte: Den vinkelforstørrelse af et mikroskop, når det observeres med øjet ved minimal akkommodation
Svar:
Formel for total vinkelforstørrelse for et mikroskop når øjet akkommoderer mindst:

Mikroskopets samlede vinkelforstørrelse (M), når øjet er ved minimal akkommodation, er cirka 42,0 x.

En mere fuldstændig diskussion af spørgsmålene kan findes i artiklen vedrørende eksempler på lysmikroskopspørgsmål.

Eksempel på et spørgsmål om et stjerneteleskop
En mere fuldstændig diskussion af spørgsmålene kan findes i artiklen vedrørende eksempler på spørgsmål om stjerneteleskoper.

Eksempelspørgsmål om optiske kamerainstrumenter
En mere fuldstændig diskussion af spørgsmålene kan findes i artiklen vedrørende eksempler på spørgsmål om kameraers optiske instrumenter.