7 Beispiele für Fragen, die man mithilfe einer Lupe oder eines Vergrößerungsglases stellen kann
1. Die Höhe eines Objekts, wenn es von einem nahen Punkt aus direkt beobachtet wird. mata Die Normale beträgt 2 mm. Das Objekt wird dann mit folgendem Werkzeug beobachtet: WolfWenn der Abstand des Objekts vor der Lupe 10 cm beträgt, wie hoch ist dann das von der Lupe erzeugte Bild des Objekts? Der Nahpunkt des normalen Auges liegt bei 25 cm.
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Höhe des Objekts (h) = 2 mm
Nahpunkt des normalen Auges (N) = 25 cm
Objektentfernung (s) = 10 cm
Gefragt: Vergrößerungswinkel der Lupe (M)
Antwort:
M = N / s
M = 25 cm / 10 cm
M = 2,5 mal
Die Höhe des durch die Lupe erzeugten Bildes des Objekts beträgt 2,5 x 2 mm = 5 mm.
2. Eine Person mit normalem Sehvermögen liest mithilfe einer Lupe mit einer Brennweite von 25 cm sehr kleine Schrift. Bestimmen Sie die Winkelvergrößerung der Lupe, wenn: (a) das Auge maximal akkommodiert ist, (b) das Auge minimal akkommodiert ist.
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Nahpunkt des Auges (N) = 25 cm
Die Brennweite der Lupe (f) beträgt 25 cm (positiv, weil die Lupe konvexe Linse)
Antwort:
(a) Winkelvergrößerung (M) der Lupe bei maximaler Akkommodation des Auges.
Die Formel für die Vergrößerung des Vergrößerungswinkels einer Lupe bei maximaler Akkommodation des Auges:
M = (N/f) + 1
M = (25 cm / 25 cm) + 1
M = 1 + 1
M = 2 mal
Bei maximaler Akkommodation des Auges erscheinen Objekte doppelt so groß. Beispielsweise beträgt die Höhe eines Objekts, wenn es direkt vom Nahpunkt des Auges aus betrachtet wird, 1 cm. Bei Betrachtung durch eine Lupe mit maximaler Akkommodation des Auges beträgt die Höhe des Bildes des Objekts 2 × 1 cm = 2 cm.
b) Winkelvergrößerung (M) der Lupe bei minimaler Akkommodation des Auges.
Die Formel für die Vergrößerung des Vergrößerungswinkels einer Lupe bei minimaler Akkommodation des Auges:
M = N / f
M = (25 cm / 25 cm)
M = 1
M = 1 mal
Die Größe eines Objekts, wenn es durch eine Lupe betrachtet wird, bei der sich das Auge in minimaler Akkommodation befindet, ist dieselbe wie die Größe des Objekts, wenn es direkt vom Nahpunkt des Auges aus betrachtet wird.
3. Die Höhe eines Objekts, vom Nahpunkt des normalen Auges aus betrachtet, beträgt 1 cm. Berechnen Sie die Höhe des Bildes, wenn es durch eine Lupe mit einer Brennweite von 10 cm betrachtet wird, wenn: (a) das Auge maximal akkommodiert ist, (b) das Auge minimal akkommodiert ist.
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Höhe des Objekts (h) = 1 cm
Brennweite der Lupe (f) = 10 cm
Nahpunkt des normalen Auges (N) = 25 cm
Antwort:
(a) Die Höhe des Schattens des Objekts bei maximaler Akkommodation des Auges.
Die Formel für die Vergrößerung des Vergrößerungswinkels einer Lupe bei maximaler Akkommodation des Auges:
M = (N/f) + 1
M = (25 cm / 10 cm) + 1
M = 2,5 + 1
M = 3,5 mal
Die Höhe des Schattens des Objekts bei Betrachtung mit einer Lupe und maximaler Akkommodation des Auges beträgt 3,5 x 1 cm = 3,5 cm.
b) Die Höhe des Schattens des Objekts bei minimaler Akkommodation des Auges.
Die Formel für die Vergrößerung des Vergrößerungswinkels einer Lupe bei minimaler Akkommodation des Auges:
M = N/f
M = 25 cm / 10 cm
M = 2,5 mal
Die Höhe des Schattens des Objekts bei Betrachtung mit einer Lupe und minimaler Akkommodation des Auges beträgt 2,5 x 1 cm = 2,5 cm.
4. Ein Schüler betrachtet einen Gegenstand mit einer Lupe. Bei minimaler Akkommodation des Auges erfährt der Gegenstand eine 5-fache Winkelvergrößerung. Wenn der Nahpunkt eines normalen Auges 25 cm beträgt, wie groß ist die Brennweite der Lupe?
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Winkelvergrößerung (M) = 5-fach
Nahpunkt des normalen Auges (N) = 25 cm
Gefragt: Brennweite der Lupe
Antwort:
Die Formel für die Vergrößerung des Vergrößerungswinkels einer Lupe bei minimaler Akkommodation des Auges:
M = N/f
5 = 25 cm / f
f = 25 cm / 5
f = 5 cm
Die Brennweite der Lupe beträgt 5 cm.
5. Eine Person betrachtet eine Mücke mithilfe einer Lupe mit einer Brennweite von 15 cm. Beträgt der normale Leseabstand der Person 30 cm, so ist die maximale Vergrößerung der Lupe...
A. 1,5 Mal
B. 2,0 Mal
C. 3,0 Mal
D. 4,0 Mal
E. 4,5 Mal
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Nahpunkt des normalen Auges (N) = 30 cm
Die Brennweite der Lupe (f) beträgt 15 cm (positiv, da es sich bei der Lupe um eine Sammellinse handelt).
Gefragt: Pmaximale Vergrößerung der Lupe
Antwort:
Die maximale Vergrößerung tritt ein, wenn das Auge maximal akkommodiert ist. Der Vergrößerungswinkel der Lupe bei maximaler Akkommodation des Auges:
M = (N/f) + 1
M = (30 cm / 15 cm) + 1
M = 2 + 1
M = 3 mal
Die richtige Antwort ist C.
6. Eine 20-Dioptrien-Lupe wird von einem Beobachter mit einem normalen Leseabstand von 25 cm verwendet. Erfolgt die Beobachtung mit nicht akkommodiertem Auge, beträgt die resultierende Vergrößerung…
A. 2 Mal
B. 4 Mal
C. 5 Mal
D. 6 Mal
E. 8 Mal
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Nahpunkt des normalen Auges (N) = 25 cm
Vergrößerungskraft (P) = 20 Dioptrien
Gefragt: Pminimale Vergrößerung der Lupe
Antwort:
Brennweite der Lupe:
P = 1/f
20 = 1/f
f = 1/20 = 0,05 Meter = 5 cm
Vergrößerung des Vergrößerungswinkels der Lupe bei minimaler Akkommodation des Auges:
M = N / f
M = (25 cm / 5 cm)
M = 5 mal
Die richtige Antwort ist C.
7. Wenn wir Objekte beobachten mit Wolf Bei maximaler Akkommodation der Augen ist die korrekte Position des Objekts…
Diskussion
Unterkunft die Augen sind Einstellung der Brennweite Die Augen. Um Objekte in unterschiedlichen Entfernungen scharf zu sehen, verändern die Augenmuskeln (Ziliarmuskeln) die Krümmung der Linse und damit die Brennweite des Auges. Die Brennweite der Linse ändert sich je nach Entfernung des Objekts vom Auge. Um entfernte Objekte scharf zu sehen, entspannen sich die Augenmuskeln, die Linse wird dünner und das Bild des Objekts wird direkt auf der Netzhaut abgebildet. Wenn die Augenmuskeln entspannt sind, ist die Akkommodation der Augen minimal.
Umgekehrt ziehen sich die Augenmuskeln zusammen, um nahe Objekte scharf zu sehen. Dadurch verdickt sich die Linse, die Brennweite verkürzt sich und das Bild wird hinter dem Brennpunkt (der Netzhaut) positioniert. Die kürzeste Entfernung, auf die das Auge scharfstellen kann, wird als Nahpunkt bezeichnet. Der durchschnittliche Mensch hat einen Nahpunkt von 25 cm. Wenn das Auge auf ein Objekt in der Nähe (25 cm) fokussiert, akkommodiert das Auge maximal.
Die Größe eines Objekts, die wir wahrnehmen, hängt vom Winkel zwischen Objekt und Auge ab. Weit entfernte Objekte bilden einen kleinen Winkel mit unseren Augen und erscheinen dadurch kleiner, obwohl sie eigentlich groß sind. Umgekehrt bilden nahe Objekte einen größeren Winkel und wirken dadurch größer. Beispielsweise befinden sich zwei gleich große Steine in 50 cm bzw. 100 cm Entfernung von unseren Augen. Die Steine sind gleich groß, aber aufgrund des unterschiedlichen Abstands erscheint der 50 cm entfernte Stein doppelt so groß wie der 100 cm entfernte. Um ein Objekt schärfer zu sehen, müssen wir es näher an unsere Augen heranführen. Die kürzeste Entfernung, in der wir noch scharf sehen können, beträgt 25 cm. Was aber, wenn wir das Objekt selbst bei einer Entfernung von 25 cm nicht scharf erkennen können? Beispielsweise können sehr kleine Buchstaben selbst bei einer Entfernung von 25 cm nicht deutlich sichtbar sein. Um dieses Problem zu lösen, wird eine Lupe benötigt.
Eine einfache Lupe besteht aus zwei konvexen Linsen, auch Sammellinsen genannt, auf beiden Oberflächen. Diese Art von Linse wird als bikonvexe Linse bezeichnet. Mit einer Lupe können wir Objekte näher an unsere Augen bringen und so einen größeren Betrachtungswinkel erzielen. Damit das Auge minimal akkommodieren oder sich entspannen kann, muss das Bild des Objekts im Unendlichen liegen. Dies ist der Fall, wenn sich das Objekt direkt im Brennpunkt der Lupe befindet, wie in Antwort C dargestellt. Umgekehrt muss das Bild für maximale Akkommodation mindestens 25 cm vom Auge entfernt sein. Dies ist der Fall, wenn sich das Objekt innerhalb des Brennpunkts der Lupe befindet, wie in Antwort D dargestellt.
Die richtige Antwort ist D.
Fragequelle:
Physikfragen für die nationale Prüfung an weiterführenden Schulen/Berufsschulen
