מכשיר אופטי נוסחה משקפי עיניים משקפת

שאלות ונוסחאות לדוגמה עבור מכשירים אופטיים, עיניים, משקפיים, משקפות

מאטה

1. אחד מכלי הראייה הטבעיים הוא העין. בתהליך הראייה נוצרת תמונה...

1. נכון, זקוף, ממש על הרשתית
2. נכון, הפוך, ממש על הרשתית
3. וירטואלי, זקוף, ממש על הרשתית
4. מאיה, הפוכה, ממש על הרשתית

דִיוּן
נקודת הקירבה של עין רגילה ממוצעת היא 25 ס"מ. נקודת הקירבה היא המרחק הקרוב ביותר שהעין יכולה למקד. קוטר העין האנושית קטן כמובן מ-25 ס"מ, כך שגם אורך המוקד של עדשת העין קטן מ-25 ס"מ. לכן, מרחק האובייקט (s) חייב להיות גדול מאורך המוקד של מערכת עדשות העין (f).

מערכת עדשות העין היא עדשה קמורה. לכן, לתמונה הנוצרת על ידי מערכת עדשות העין במהלך תהליך הצפייה יש את אותן תכונות כמו לתמונה הנוצרת על ידי עדשה קמורה. מאפייני התמונה הנוצרת על ידי מערכת עדשות העין כאשר מרחק האובייקט (s) גדול מאורך המוקד (f), כוללים:
- אמיתי או אמיתי
- אחורה
– מופחת
– ממש על הרשתית

התמונה חייבת להיות ממוקמת במדויק על הרשתית מכיוון שהיא ממירה גלי אור לאותות חשמליים המועברים למוח. למרות שהתמונה הפוכה, המוח האנושי מציג אותה זקופה, כך שעצמים הנראים לעין נראים זקופים.

התשובה הנכונה היא ב'.

מִשׁקָפַיִם

2. לאדם יש נקודת קרוב של 16 ס"מ ונקודת רחוק של 80 ס"מ. אם הוא מרכיב משקפיים, הוא יכול לראות עצמים רחוקים מאוד בבירור. באמצעות משקפיים אלה, המרחק לעצם הקרוב ביותר שהוא יכול לראות בבירור הוא...

1. 13 1/3 ס"מ
2. 20 ס"מ
3. 36 ס"מ
4. 48 1/3 ס"מ

דִיוּן
ידוע כי:
נקודת הרחוק של האדם היא 80 ס"מ בלבד, ולכן ניתן להסיק שהוא רוחק ראייה.
קוצר ראייה מתרחש מכיוון שמערכת העדשות של העין מעוקלת יותר או פחות שטוחה ממה שהיא אמורה להיות בעין רגילה, מה שמפחית את אורך המוקד שלה. זה גורם לקרני אור מעצמים באינסוף (הנקודה הרחוקה) להתמקד מול הרשתית במקום על הרשתית.
נשאל: המרחק של העצם הקרוב ביותר שניתן לראות בבירור באמצעות משקפיים
תשובה:
הנקודה הרחוקה של האדם היא 80 ס"מ. עדשות המשקפיים צריכות ליצור תמונה במרחק 80 ס"מ לפניו. התמונה נמצאת מול העין ועדשות המשקפיים, כך שהתמונה וירטואלית ואנכית. לכן מרחק התמונה (שניות') = -80 ס"מ.
אם אדם מרכיב משקפיים, הוא יכול לראות עצמים רחוקים מאוד בבירור. לכן, מרחק העצם (ים) = הנקודה הרחוקה של העין הרגילה = אינסוף = ~.

אורך מוקד של העינית:
1/f = 1/s + 1/s'
1/f = 1/~ + (- 1/80)
1/f = 0 – 1/80
1/f = – 1/80
f = – 80 / 1
f = – 80 ס"מ
אורך מוקד שלילי פירושו שעדשת המשקפיים שבה נעשה שימוש היא עדשה קעורה או עדשה מתפזרת.

אם האדם משתמש באותן עדשות משקפיים, מהו המרחק של העצם הקרוב ביותר שניתן לראות בבירור? אורך המוקד של העדשה (f) = -80 ס"מ. העדשה חייבת ליצור תמונה במרחק של 16 ס"מ מול העין והעדשה כך שהתמונה תהיה וירטואלית ובעלת סימן מינוס. לכן מרחק התמונה (s') = -16 ס"מ.
1/שנייה = 1/f – 1/שנייה' = -1/80 – (-1/16) = -1/80 + 1/16 = -1/80 + 5/80 = 4/80
s = 80/4 = 20 ס"מ.
החפץ הקרוב ביותר שהוא יכול לראות בבירור הוא במרחק של 20 ס"מ.
התשובה הנכונה היא ב'.

3. משקפיים הם כלי שעוזר לך לראות בבירור. לעתים קרובות אתה רואה את חבריך עונדים משקפיים. כיצד מתבצע מסלול נכון של קרני האור דרך העדשות שחבריך עונדים?

דִיוּן

עדשת המשקפיים שבה נעשה שימוש, בהתבסס על התמונה, היא עדשה קעורה. מסלול קרן האור הנכנסת הנשברת על ידי העדשה הקעורה צריך להיות כמו בתשובה ב'.

4. התבוננו בתמונה הבאה של מסלול האור דרך העין לפני ואחרי הרכבת משקפיים. בהתבסס על התמונה, ניתן להסיק ש...
דִיוּן
רוחק ראייה = היפרמטרופיה
עדשה מתכנסת = עדשה קמורה = עדשה חיובית
התשובה הנכונה היא ב'.

מִשׁקֶפֶת

5. ההגדלה של טלסקופ שאורכו 10 ס"מ היא 3. אורך המוקד של האובייקטיב ואורך המוקד של העינית הם בהתאמה...

1. 5 ס"מ ו-5 ס"מ
2. 7,5 ס"מ ו-2,5 ס"מ
3. 2,5 ס"מ ו-7,5 ס"מ
4. 4 ס"מ ו-6 ס"מ

דִיוּן
ידוע כי:
הגדלה דו-משקפת (M) = 3
אורך הטלסקופ (ליטר) = 10 ס"מ
נשאל: אורך מוקד של עדשת המטרה ואורך מוקד של עדשת העינית
תשובה:
הנוסחה לאורך הטלסקופ (l) כאשר העין נמצאת באקמודציה מינימלית:
l = f_ob + ו_ok
10 ס"מ = פ_ob + ו_ok  - משוואה 1

הנוסחה להגדלת משקפת (M) כאשר העין נמצאת באקמודציה מינימלית:
M = f_ob / ו_ok
3 = ו_ob / ו_ok
f_ob = 3 רגל_ok - משוואה 2

החלף את ה-f_ob pada משוואה 1 עם פ_ok pada משוואה 2 :
10 ס"מ = פ_ob + ו_ok 
10 ס"מ = 3 רגל_ok + ו_ok 
10 ס"מ = 4 רגל_ok
f_ok = 10 ס"מ / 4
f_ok = 2,5 ס"מ
אורך מוקד עדשת העינית = 2,5 ס"מ
אורך מוקד עדשת המטרה = 3 f_ok = 3 (2,5 ס"מ) = 7,5 ס"מ

אורך המוקד של עדשת האובייקטיב ואורך המוקד של עדשת העינית הם 7,5 ס"מ ו-2,5 ס"מ בהתאמה.
התשובה הנכונה היא ב'.

מקור השאלה:

שאלות בנושא OSN בפיזיקה בחטיבת הביניים