Optikai eszközökre vonatkozó példakérdések

12 példa optikai eszközökkel kapcsolatos kérdésekre

Konkáv tükör

1. Egy h magasságú tárgy homorú tükör által alkotott képe, amelyet f-nél kisebb távolságra helyezünk el (f = a tükör fókusztávolsága)...

A. virtuális, függőleges, redukált

B. virtuális, függőleges, nagyított

C. valódi, függőleges, redukált

D. valódi, fordított, nagyított

E. valós, fordított, redukált

Vita

A következő példa az előző kérdéshez hasonló árnyékképződésre mutat be. A kép alapján az árnyék virtuális, függőleges és nagyított. A helyes válasz: B.

2. Ha egy tárgyat a fókuszpont és a homorú tükör felülete közé félúton helyezünk, a képződő kép:

(1) kétszer nagyítva

(2) függőleges

(3) képponttávolság = fókusztávolság

(4) virtuális

A helyes állítás a következő…

A. 1., 2. és 3.

B. 1. és 3.

C. 1. és 4.

D. csak 4

E. mindenkinek igaza van

Vita

Tegyük fel, hogy a fókuszpont távolsága vagy fókusztávolsága (f) = 20 cm, a tárgy távolsága (s) pedig 10 cm, ahogy az az alábbi képen is látható.

a) Árnyéktávolság

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

A negatív árnyéktávolság azt jelenti, hogy az árnyék virtuális. Az árnyék virtuális, mert nem halad át rajta fény. Ezt egy szaggatott vonal jelzi a képen.

b) A kép nagyítása

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

A kép pozitív nagyítása azt jelenti, hogy a kép függőleges. A kép kétszeresére van nagyítva.

Az árnyékok tulajdonságai a fenti kép és számítási eredmények alapján a következők:

1. Kétszeresére nagyítva

2. Álló

3. Képtávolság = fókusztávolság = 20 cm

4. Virtuális jellegű

A helyes válasz az E.

Domború tükör

3. Egy domború tükröt helyezünk el az út egyik kanyarulatában. Amikor egy tárgy 2 m távolságra van a tükörtől, a kép magassága a tárgy magasságának 1/16-a. A tükör fókusztávolsága…

A. 2/15 méter

B. 2/17 méter

C. 5/8 m

D. 15/2 m

K. 17/2 m

Vita

Köztudott, hogy:

Tárgy távolsága (s) = 2 méter

Kép nagyítása (M) = 1/16-szoros

Kérdés: A domború tükör fókusztávolsága

Válasz:

Először számítsd ki az árnyék távolságát (s'):

A kép távolsága – 1/8 méter. A negatív előjel azt jelenti, hogy a kép virtuális.

Domború tükör fókusztávolsága (f):

A negatív előjel azt jelenti, hogy a konvex tükör fókusza virtuális.

A helyes válasz az A.

4. Egy domború tükör és egy a tükör elé helyezett, h magasságú tárgy által alkotott kép...

A. valódi, egyenes, kinagyított

B. virtuális, függőleges, nagyított

C. valódi, függőleges, redukált

D. valódi, fordított, nagyított

E. virtuális, függőleges, redukált

Vita

Az oldalsó kép alapján az árnyék tulajdonságai virtuálisak, függőlegesek és redukáltak.

A helyes válasz az E.

Konvex lencse

5. A fenti domború lencsediagram alapján a kép nagyítása 1/s = 3 mellett...

A. 1,5-szer

B. 2-szer

C. 3-szer

D. 4-szer

E. 6-szeres

Vita

Köztudott, hogy:

1/s = 3 cm⁻¹ ^, s = 1/3 cm

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

Kérdés: A kép nagyítása (M)

Válasz:

Kép nagyítása:

M = s' : s

M = 1 cm : 1/3 cm

M = 1 cm × 3/1 cm

M = 3-szor

A helyes válasz a C.

Konkáv lencse

6. Egy párhuzamos fénysugár esik egy homorú lencsére. A lencsében a fénysugár…

A. fénytörés, hogy a fény terjedjen

B. visszaverődés, hogy a fény terjedjen

C. fénytörés, hogy a sugarak összegyűljenek

D. visszaverődés, hogy a fény összegyűljön

E. fénytörés, de a sugarak párhuzamosak maradnak

Vita

A tükrök visszaverhetik a fényt, míg a lencsék megtörhetik.

A konkáv lencsék a fény szétterjedéséért felelősek, ezért szóró lencséknek is nevezik őket.

A helyes válasz az A.

Farkas

7. Egy 5 cm-es fókusztávolságú lencsét használunk nagyítóként. Ha egy normál szem maximális akkomodációval használja a nagyítót, akkor a nagyító szögnagyítása...

A. 3-szer

B. 4-szer

C. 5-szer

D. 6-szer

E. 8-szeres

Vita

Köztudott, hogy:

Objektív fókusztávolsága (f) = 5 cm

A normális szem közelpontja (N) = 25 cm

Kérdezett: A nagyító szögnagyítása

Válasz:

Ha a szem maximálisan akkomodált, a nagyító által létrehozott kép távolsága megegyezik egy normál szem közelpontjának távolságával. A nagyító nagyítási szögének képlete a szem maximális akkomodált állapotában:

A helyes válasz a D.

Szemhibák

8. A hipermetropiában szenvedő személynek +2 dioptriás lencseerősségű szemüveget kell viselnie a normális látáshoz. Ezért a legkisebb távolság, amelyet egy személy szemüveg nélkül lát...

A. 2,5 cm

Kb. 15 cm

Kb. 50 cm

D. 60 cm

E. 100 cm

Vita

Köztudott, hogy:

Lencseerősség (P) = +2 dioptria

Kérdés: Mi a legkisebb távolság, amit egy személy szemüveg nélkül lát?

Válasz:

Konkáv vagy domború lencse?

A lencse teljesítménye pozitív, ezért a használt lencse pozitív lencse, más néven konvex lencse, más néven konvergens lencse.

Mekkora a lencse fókusztávolsága?

P = 1/f

2 = 1/f

f = 1/ 2 = 0,5 méter = 50 cm

Egy domború lencse fókusztávolsága 50 cm.

Rövidlátás vagy távollátás?

Ha a használt lencse domború lencse, akkor rövidlátásról beszélünk.

Mi a legkisebb távolság, amit szemüveg nélkül látunk?

Egy normál szem közelpontja 25 cm. Ahhoz, hogy a szem egy 25 cm távolságra lévő tárgyat normál szemként lásson, a lencsének x cm távolságra képet kell alkotnia a lencse előtt. A kép a domború lencse előtt van, így a kép függőleges és virtuális. A kép virtuális, ezért a képtávolság (s') negatív.

-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 méter

s' = 50 cm = 0,5 méter

Rövidlátó szemmel a legkisebb látható távolság 50 cm, míg egészséges szemmel 25 cm.

A helyes válasz a C.

Szemüveg

9. Egy presbiópiában szenvedő embernek 50 cm-es a közeli olvasási pontja. Ha normál olvasási távolságból szeretne olvasni, akkor ... nagyítású szemüvegre van szüksége.

A. -2 dioptria

B. -1/2 dioptria

C. + 1/2 dioptria

D. +2 dioptria

E. +4 dioptria

Vita

Egy normál szem közeli látópontja 25 cm, a betegé pedig 50 cm. Ez azt jelenti, hogy a személy nehezen lát közelre, ezt az állapotot távollátásnak nevezik. A távollátás domború lencsével korrigálható, ahogy az az alábbi képen is látható.

Ahhoz, hogy egy tárgyat 25 cm távolságra a szem előtt meg lehessen figyelni, a lencsének 50 cm távolságban a szem és a lencse előtt kell képet alkotnia. A képnek a szem előtt kell lennie ahhoz, hogy látható legyen, tehát a kép függőleges és virtuális.

Köztudott, hogy :

Tárgy távolsága (s) = 25 cm

Kép távolsága (s') = -50 cm (negatív, mivel virtuális)

Kérdés : A szemüveg fókusztávolsága (f) és a lencse nagyítása (P)

Válasz :

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 méter

A pozitív fókusztávolság azt jelenti, hogy a használt lencse domború lencse.

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

A lencse fényereje vagy teljesítménye +2 D. A pozitív előjel azt jelenti, hogy a használt lencse domború lencse.

A helyes válasz a D.

Mikroszkóp

10. Egy mikroszkóp objektívlencsével és okulárlencsével rendelkezik, amelyek fókusztávolsága rendre 0,9 cm, illetve 5 cm. Egy személy egy 10 mm-es mintát helyez az objektívlencse elé, hogy akkomodáció nélkül megfigyelhesse a okulárlencsén keresztül. Ha a minta hossza 0,5 mm, és a személy normál olvasási távolsága 25 cm, akkor a tárgy látszólagos hossza...

A. 7,5 mm

B. 10 mm

Kb. 12,5 mm

Átmérő: 15 mm

E. 20 mm

Vita

Köztudott, hogy:

Objektív fókusztávolsága (f₉ _ob ) = 0,9 cm = 9 mm

A szemlencse fókusztávolsága (f₅ok ₎ = 5 cm = 50 mm

A tárgy távolsága az objektívtől (s _ob ) = 10 mm

A tárgy hossza (h) = 0,5 mm

A normális szem közelpontja (N) = 25 cm = 250 mm

Kérdés: Az árnyék hossza (h')

Válasz:

Az akkomodáció nélküli megfigyelés ugyanaz, mint a minimális akkomodációval történő megfigyelés, ahol a szem ellazul, amikor egy végtelenül távoli képet figyel.

Először számítsd ki a kép távolságát az objektívtől. Az objektív egy konvex lencse, ezért a konvex lencse képletét használjuk:

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

A mikroszkóp teljes nagyítását, amikor a szem minimális akkomodációban van, vagy amikor a kép végtelenben van, a következő képlettel számítjuk ki:

Az árnyék hossza = a tárgy hossza x teljes nagyítás = (0,5 mm)(45) = 22,5 milliméter.

11. Egy mikroszkóp objektívjének fókusztávolsága 2,0 cm. Egy tárgyat helyezünk az objektív alá 2,2 cm távolságra. A mikroszkóp 24,5 cm hosszú, és a megfigyelő akkomodáció nélkül figyel. Ha a megfigyelőnek normális a szeme, a mikroszkóp teljes nagyítása…

A. 20-szer

B. 25-szer

C. 50-szer

D. 75-szer

E. 100-szeres

Vita

Köztudott, hogy:

Az objektív fókusztávolsága (f₉ ₎ = 2,0 cm

A tárgy távolsága az objektívlencse előtt (s _ob ) = 2,2 cm

Mikroszkóp hossza (l) = 24,5 cm

A normális szem közelpontja (N) = 25 cm

Megfigyelés akkomodáció nélkül

Kérdés: A mikroszkóp teljes nagyítása (M)

Válasz:

A szem minimálisan akkomodál, amikor a kép végtelenül messze van, ahogy az az oldalsó képen is látható.

A mikroszkóp teljes nagyításának képlete minimális akkomodáció esetén:

Információ:

M = teljes nagyítás

l = a mikroszkóp hossza = az objektívlencse és a szemlencse közötti távolság = a szemlencse fókusztávolsága + a kép távolsága az objektívlencsétől (s _ob ') = f _ok + s _ob '

A kép távolsága az objektívtől (s _ob '):

1/ _f²⁻² = 1/s²⁻² ₊ 1/ _s²⁻² '

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

A kép távolsága az objektívtől 22 cm.

A szemlencse fókusztávolsága (f _ok ):

l = f _ok + s _ob '

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

A mikroszkóp teljes nagyítása (M):

A helyes válasz az E.

12. Egy diák (Sn = 25 cm) mikroszkóp segítségével kísérletet végzett az alábbi ábrán látható adatokkal. A mikroszkóp nagyítása…

A. 30-szer

B. 36-szer

C. 40-szer

D. 46-szer

E. 50-szeres

Vita

Köztudott, hogy:

A normális szem közelpontja (N) = 25 cm

Tárgytávolság (s _ob ) = 1,2 cm

Objektív fókusztávolsága (fₙ ₎ = 1 cm

A szemlencse fókusztávolsága (f₅₀ ₎ = 5 cm

Az objektívlencse és a szemlencse közötti távolság = 10 cm

Kérdezett: Mikroszkóp nagyítása

Válasz:

Ha a végső kép végtelenül távoli, a szem minimálisan akkomodálódik, fordítva, ha a kép véges távolságú, a szem maximálisan akkomodálódik. A fenti képen látható végső kép egy véges távolsági képet mutat, így a szem maximálisan akkomodálódik.

A mikroszkóp nagyításának képlete a szem maximális akkomodációja esetén:

Mikroszkópok megvitatása

Távcső

Beszélgetés a távcsövekről

13. Nézd meg a fénysugár útját a következő mikroszkópon, amely a képet alkotja:
Az objektívlencse és a szemlencse közötti távolság dA mikroszkóp forrása…

A. 20 cm
Kb. 24 cm
Kb. 25 cm
D. 27 cm
E. 29 cm

Vita

Köztudott, hogy:
A tárgy távolsága az objektívtől (s_ob) = 2 cm
Az objektív fókusztávolsága (f_ob) = 1,8 cm
A valós kép távolsága a szemlencsétől (s_ok) = 6 cm
A szemlencse fókusztávolsága (f_ok) = 6 cm
Kérdés: Az objektívlencse és az okulárlencse közötti távolság (a mikroszkóp tubusának hossza)
Válasz:

Figyeljük meg a fenti képet. Amikor a szem minimális akkomodációban van, a szemlencse által létrehozott végső kép végtelen távolságra van. Ahhoz, hogy a szemlencse által létrehozott végső kép végtelen távolságra legyen, az objektívlencse által létrehozott valódi képnek a szemlencse fókuszpontjában kell lennie. Így az objektívlencse és a szemlencse közötti távolság (l) = a valós kép távolsága az objektívlencsétől (s _ob ') + a szemlencse fókusztávolsága (f _ok ).

A valós kép távolsága az objektívtől (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

Az objektívlencse és az okulárlencse közötti távolság (mikroszkóp tubusának hossza):
l = s_ob' + f_ok
h = 18 cm + 6 cm
h = 24 cm
A helyes válasz a B.

Kérdés forrása:

Országos fizika vizsgakérdések középiskolák/szakközépiskolák számára

Példakérdések optikai szemészeti eszközökről
Egy normál szemű ember először egy 500 méterre lévő tárgyat lát. Néhány pillanattal később egy 1 méter távolságra lévő tárgyat lát meg. A szaruhártya és a retina közötti távolság mata azonosnak tekintendő az árnyéktávolsággal, ami körülbelül 2,5 cm. Számítsa ki:
(a) A szemlencse fókusztávolsága és nagyítása egy 500 méterre lévő tárgyra fókuszálva
(b) A szemlencse fókusztávolsága és nagyítása 1 méterre lévő tárgyra fókuszálva
(c) A szemlencse fókusztávolságának változása, amikor a fókuszálást 500 méterről 1 méterre váltjuk.
Vita
Köztudott, hogy:
Tárgytávolság 1 (s₁) = 500 méter = 50.000 cm
Tárgytávolság 2 (s₂) = 1 méter = 100 cm
Árnyéktávolság (s') = 2,5 cm
Válasz:
(a) A szemlencse fókusztávolsága és teljesítménye, amikor a szem egy 500 méterre lévő tárgyra fókuszál
A szemlencse fókusztávolságát (f) a következőképpen számítjuk ki: konvex lencseképlet :
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 méter
Szemlencse erőssége:
P₁ = 1/f₁ = 1/0,02499875 = 40,0 dioptria

(b) A szemlencse fókusztávolsága és teljesítménye, amikor a szem egy 1 méterre lévő tárgyra fókuszál
A szemlencse fókusztávolsága (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 méter
Szemlencse erőssége:
P₂ = 1/f₂ = 1/0,02439024 = 41,0 dioptria

(c) A szemlencse fókusztávolságának és nagyításának változása, amikor a fókuszálást 500 méterről 1 méterre váltjuk.
A szemlencse fókusztávolságának változása = f₁ - f₂ = 0,02499875 – 0,02439024 = 0,00060851 méter
A szemlencse erősségének változása = 41,0 – 40,0 = 1,0 dioptria

A fenti kérdések megvitatása alapján a következőkre lehet következtetni:
– A szemlencse fókusztávolsága nagyobb, ha a szem távol lévő tárgyakat figyel, és kisebb, ha a szem távol lévő tárgyakat figyel.
– A szemlencse törőereje nagyobb, ha a szem közeli tárgyat figyel, és kisebb, ha a szem távoli tárgyat figyel. Tehát minél közelebb van a tárgy, annál nagyobb a szemlencse törőereje.

A kérdések részletesebb ismertetését a cikkben találja, amely az optikai szemeszközökkel kapcsolatos kérdések példáit tárgyalja.

Példa szemüveges kérdésekre
A kérdések részletesebb ismertetését a cikkben találja, amely az optikai szemüvegekkel kapcsolatos kérdések példáit tárgyalja.

Kontaktlencse-példakérdések
A kérdések részletesebb ismertetését a cikkben találja, amely a kontaktlencsés optikai eszközökkel kapcsolatos kérdések példáit tárgyalja.

Példa nagyítóra vagy nagyítóüveges kérdésre
Egy írás olyan kicsi, hogy nem lehet elolvasni. Nagyítóval olvassuk az írást, amikor a szemünk minimális akkomodációban van, a nagyító nagyítási szöge 5x. Mekkora a nagyító fókusztávolsága?
Vita
Köztudott, hogy:
A normális szem közelpontja (N) = 25 cm
A nagyítólencse szögének nagyítása (M) = 5 x
Kérdezte: A nagyító fókusztávolsága (f)
Válasz:
A nagyítólencse szögének nagyítási képlete a szem maximális akkomodációja esetén:
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
A nagyító fókusztávolsága 6,25 cm. A nagyító fókusztávolsága pozitív, mivel a nagyító egy domború lencse más néven pozitív lencse.

A kérdések teljesebb körű ismertetését a cikkben lehet tanulmányozni, amely a nagyítókkal vagy nagyítóüvegekkel kapcsolatos kérdések példáit mutatja be.

Mikroszkóp példakérdések
Egy normál szemű személy mikroszkóp segítségével vizsgál egy tárgyat. Az objektív fókusztávolsága 20 mm, a szemlencse fókusztávolsága pedig 30 mm. Ha az objektív által létrehozott valós kép 10 cm távolságra van, számítsd ki a mikroszkóp szögnagyítását minimális akkomodáció melletti szemmel nézve!
Vita
Köztudott, hogy:
Az objektív fókusztávolsága (f_ob) = 20 mm
A szemlencse fókusztávolsága (f_ok) = 30 mm
Az objektív képének távolsága (s)_ob') = 10 cm = 100 mm
A normális szem közelpontjának távolsága (N) = 25 cm = 250 mm
Kérdezte: A mikroszkóp szögnagyítása minimális akkomodációjú szemmel vizsgálva
Válasz:
A mikroszkóp teljes szögnagyítási képlete amikor a szem legalább befogadóképessége:

A mikroszkóp teljes szögnagyítása (M), amikor a szem minimális akkomodációban van, körülbelül 42,0-szoros.

A kérdések részletesebb ismertetését a fénymikroszkópos kérdések példáit tárgyaló cikkben találja.

Példa egy csillagtávcsővel kapcsolatos kérdésre
A kérdések részletesebb ismertetését a cikkben találod, amely a csillagtávcsövekkel kapcsolatos kérdések példáit tárgyalja.

Példakérdések a kamera optikai eszközeiről
A kérdések részletesebb ismertetését a cikkben találja, amely a kameraoptikai eszközökkel kapcsolatos kérdések példáit tárgyalja.