Optiniai prietaisai – problemos ir sprendimai

Optiniai prietaisai – problemos ir sprendimai

Įgaubtas veidrodis

1. Objektas, kurio aukštis h, yra pastatytas atstumu, mažesniu nei židinio nuotolis f. Nustatykite vaizdo savybes.

Sprendimas

Remiantis aukščiau pateiktu paveikslėliu, vaizdo savybės yra virtualios, vertikalios ir geresnės nei objekto.

2. Jei objektas padedamas centre tarp židinio taško ir įgaubto veidrodžio, veidrodžio sukurtas vaizdas yra:

1. 2 kartus didesnis nei objektas

2. Stačias

3. Vaizdo atstumas = židinio nuotolis

4. Virtualus

Teisingas teiginys yra…

sprendimas:

Židinio nuotolis (f) = 20 cm, o atstumas iki objekto (d0 ₎ = 10 cm, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau:

a) Vaizdo atstumas

1/f = 1/d0 ₊ 1/ _d1

1/20 = 1/10 + 1/d _i

1/20 – 1/10 = 1/d _i

1/20 – 2/20 = 1/d _i

-1/20 = 1/d _i

d _i = -20 cm

Minuso ženklas rodo, kad vaizdas yra virtualus arba spinduliai neperžengia taško.

b) Vaizdo padidinimas

M = -d _i / do ₌ -(-20)/10 = 20/10 = 2 kartus

Pliuso ženklas rodo, kad vaizdas yra vertikalus ir yra 2 kartus didesnis už objektą.

Vaizdo savybės

1. Vaizdas 2 kartus didesnis nei objektas

2. Stačias

3. Vaizdo atstumas = židinio nuotolis = 20 cm

4. Virtualus

Išgaubtas veidrodis

3. Objekto atstumas iki išgaidžiamojo veidrodžio yra 2 metrai, o atvaizdo aukštis yra 1/16 karto didesnis už objekto aukštį. Koks yra veidrodžio židinio nuotolis?

Žinomas:

Objekto atstumas (d0 ₎ = 2 metrai

Vaizdo padidinimas (M) = 1/16 karto

Ieškoma: išgaubtojo veidrodžio židinio nuotolio

sprendimas:

Vaizdo atstumas:

Vaizdo atstumas yra – 1/8 metro. Minuso ženklas rodo, kad vaizdas yra virtualus.

Židinio nuotolis (f):

Minuso ženklas rodo, kad židinio nuotolis yra virtualus.

4. Nustatykite h aukščio vaizdo, esančio priešais išgaidžiamą veidrodį, savybes.

Sprendimas

Remiantis paveikslu, vaizdo savybės yra virtualus, vertikalus ir mažesnis nei objektas.

Didinamasis stiklas

7. 5 m židinio nuotolio lęšis, naudojamas kaip didinamasis stiklas. Lęšis, kurį naudoja normali akis, kai akis sufokusuota į artimiausią tašką. Koks yra didinamojo stiklo kampinis didinimas?

Žinomas:

Židinio nuotolis (f) = 5 cm

Artimiausias normalios akies taškas (N) = 25 cm

Ieškoma: kampinio didinimo

sprendimas:

Jei akis sufokusuota į artimiausią tašką, vaizdo atstumas = artimas normalios akies taškas. Kampinio didinimo lygtis:

M = kampinis didinimas, N = artimas normalios akies taškas, f = didinamojo stiklo židinio nuotolis

Kampinis padidinimas, kai akis sufokusuotas į artimiausią tašką:

Trumparegystė ir toliaregystė

8. Trumparegis nešioja +2 dioptrijų akinius . Koks yra artimiausias atstumas, kurį žmogus gali matyti be akinių?

Žinomas:

Lęšio galia (P) = +2 dioptrijos

Ieškoma : Artimiausias atstumas

sprendimas:

Konverguojantis lęšis ar sklaidantis lęšis?

Lęšio galia yra teigiama, nes naudojamas lęšis yra teigiamas lęšis arba konverguojantis lęšis.

Koks yra objektyvo židinio nuotolis?

P = 1/f

2 = 1/f

f = 1/2 = 0.5 m = 50 cm

Židinio nuotolis yra 50 cm.

Trumparegė akis ir toliaregė akis?

Trumparegė akis, nes naudojamas lęšis yra teigiamas lęšis.

Koks yra artimiausias atstumas, kurį žmogus gali matyti be akinių?

Kad akis galėtų matyti objektus 25 cm atstumu kaip įprasta akis, lęšiukas turėtų suformuoti vaizdą x cm atstumu priešais lęšį. Vaizdas yra priešais lęšį, todėl vaizdas yra vertikalus ir virtualus. Vaizdas yra virtualus, todėl šešėlio atstumas (s') yra neigiamas.

-1/d _i = 1/f – 1/d _o

-1/d _i = 1/50 – 1/25 = 1/50 -2/50 = -1/50

-d _i = -50/1 = -50 cm = -0.50 metro

d _i = 50 cm = 0.5 metro

Artimiausias atstumas, kurį žmogus gali matyti be akinių , yra 50 cm. Artimiausias atstumas, kurį gali matyti normali akis, yra 25 cm.

Akiniai

9. Žmogaus, turinčio trumparegystę, artimasis taškas yra 50 cm. Kokio stiprumo lęšiuką šis žmogus naudoja, kad matytų objektus 25 cm atstumu?

Sprendimas

Atstumas iki normalios akies kampelio yra 25 cm, o atstumas iki ausį rėžiančio žmogaus – 50 cm. Žmogaus naudojamas lęšiukas yra konverguojantis lęšis.

Kad stebimas objektass kad lęšiukas būtų 25 cm atstumu priešais akį, jis turėtų sudaryti vaizdas 50 cm atstumu priešais akį ir lęšį. Nuotrauka turi būti prieš akis, kad būtų matomas, kad vaizdas yra vertikali ir virtuali.

Žinomas:

Objekto atstumas (d0 ₎ = 25 cm

Vaizdo atstumas (d _i ) = -50 cm (neigiamas, nes virtualus)

Ieškoma : židinio nuotolio (f) ir objektyvo galios (P).

sprendimas:

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 m

Pliuso ženklas rodo, kad lęšis konverguoja.

P = 1/f = 1/0.5 = +2 dioptrijos

Objektyvo galia yra +2 D.

Mikroskopas

10. Mikroskopas turi objektyvą ir okuliarą, kurių židinio nuotoliai yra 0.9 cm ir 5 cm. Kažkas padeda 10 mm skersmens objektą priešais objektyvą, kad būtų stebimas per okuliarą be akomodacijos. Jei objekto ilgis yra 0.5 mm, o įprastas žmogaus skaitymo atstumas yra 25 cm, tai objekto ilgis bus matomas...

Žinomas:

Objektyvo židinio nuotolis (f₉ _ob ) = 0.9 cm = 9 mm

Akies lęšiuko židinio nuotolis (f₅ok ₎ = 5 cm = 50 mm

Objektyvo atstumas nuo objektyvo (s _ob ) = 10 mm

Objekto ilgis (h0 ₎ = 0.5 mm

Artimiausias normalios akies taškas (N) = 25 cm = 250 mm

Ieškoma: Vaizdo ilgis (h _i' )

sprendimas:

Vaizdo atstumas nuo objektyvo

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

Bendras mikroskopo padidinimas, kai akis atpalaiduota arba vaizdas yra begalinis, apskaičiuojamas pagal lygtį:

Vaizdo ilgis = objekto ilgis x bendras padidinimas = (0.5 mm)(45) = 22.5 mm.

11. Mikroskopo objektyvo lęšio židinio nuotolis yra 2.0 cm. Objektas padėtas 2.2 cm atstumu. Mikroskopo ilgis yra 24.5 cm. Akis normali ir atpalaiduota. Koks yra bendras mikroskopo didinimas?

Žinomas:

Objektyvo židinio nuotolis (f₉ ₎ = 2.0 cm

Objektyvo atstumas nuo objektyvo (d _ob ) = 2.2 cm

Mikroskopo ilgis (l) = 24.5 cm

Artimiausias normalios akies taškas (N) = 25 cm

Akis atsipalaidavusi.

Ieškoma: Bendras mikroskopo didinimas (M)

sprendimas:

Akis atsipalaiduoja, kai vaizdas yra begalybėje.

Bendras mikroskopo padidinimas, kai akis atpalaiduota:

M = bendras padidinimas

l = mikroskopo ilgis = atstumas tarp objektyvo lęšio ir okuliaro lęšio = okuliaro lęšio židinio nuotolis + vaizdo atstumas nuo objektyvo lęšio (d _ob ') = f _ok + d _ob '

Vaizdo atstumas nuo objektyvo (d _ob '):

1/ _f₁²₀ = 1/d₁²₀ ₊ 1/ _d₁²₀ '

1 / d _ob ' = 1 / f _ob - 1 / d _ob = 1/2 - 1 / 2.2 = 2.2 / 4.4 - 2 / 4.4 = 0.2 / 4.4

d _ob ' = 22

Vaizdo atstumas nuo objektyvo yra 22 cm.

Akies lęšiuko židinio nuotolis (f _ok ):

l = f _ok + s _ob '

f _ok = l – d _ob ' = 24.5 – 22 = 2.5 cm

Bendras mikroskopo padidinimas (M):

12. Normalios akies artimasis taškas yra 25 cm. Koks yra mikroskopo didinimas?

Žinomas:

Artimiausias normalios akies taškas (N) = 25 cm

Objekto atstumas (d _ob ) = 1.2 cm

Objektyvo židinio nuotolis (f₅ob ₎ = 1 cm

Akies lęšiuko židinio nuotolis (f₅ ₎ = 5 cm

Atstumas tarp objektyvo lęšio ir okuliaro lęšio = 10 cm

Ieškoma: mikroskopų didinimo

sprendimas:

Jei galutinis vaizdas yra begalybėje, akis yra atsipalaidavusi (minimali akomodacija). Jei galutinis vaizdas yra artimajame taške (25 cm), akis nėra atsipalaidavusi, bet sufokusuota artimajame taške (maksimali akomodacija).

Mikroskopo didinimo lygtis, kai akis sufokusuota į artimiausią tašką (maksimali akomodacija):

Vaizdo atstumas nuo objektyvo (d _ob '):

1 / d _ob ' = 1 / d _ob - 1 / d _ob = 1/1 - 1 / 1.2 = 12/12 - 10/12 = 2/12

d _ob ' = 12/2 = 6 cm

Vaizdo didinimas:

Mikroskopo problemos ir sprendimai

Teleskopas

Teleskopo problemos ir sprendimai 1

Teleskopo problemos ir sprendimai 2

1. Koks yra pagrindinis optinių prietaisų veikimo principas?
   • atsakymasPagrindinis optinių prietaisų principas yra šviesos manipuliavimas, daugiausia per refrakciją ir atspindį, siekiant suformuoti ir padidinti vaizdus, ​​padėti mums geriau stebėti objektus arba išmatuoti tam tikras šviesos savybes.
2. Kaip korekciniai akiniai padeda pagerinti regėjimą?
   • atsakymasKorekciniai akiniai turi lęšius, kurie kompensuoja akies šviesos fokusavimo trūkumus. Esant trumparegystės atveju, įgaubti lęšiai išsklaido šviesos spindulius, o esant toliaregystės atvejui – išgaubti lęšiai sujungia šviesos spindulius, todėl akis gali tinkamai sufokusuoti vaizdus tinklainėje.
3. Kodėl didinamasis stiklas padidina objektus?
   • atsakymasDidinamasis stiklas yra išgaubtas lęšis, kuris sukuria virtualų, padidintą ir vertikalų objekto vaizdą, kai objektas yra lęšio židinio nuotolyje. Akis šį padidintą vaizdą suvokia kaip didesnį nei pats objektas.
4. Kaip fotoaparato diafragma veikia vaizdo kokybę?
   • atsakymasDiafragma kontroliuoja į fotoaparatą patenkančios šviesos kiekį. Didesnė diafragma praleidžia daugiau šviesos, todėl galima gauti geresnes nuotraukas esant prastam apšvietimui. Tačiau didesnė diafragma taip pat sumažina lauko gylį, o tai reiškia, kad mažesnė vaizdo dalis bus sufokusuota. Ir atvirkščiai, mažesnė diafragma padidina lauko gylį, tačiau gali reikėti ilgesnio ekspozicijos laiko arba didesnio jautrumo nustatymų.
5. Kodėl ant žiūronų dažnai užrašytas skaičius, pavyzdžiui, „10 × 50“?
   • atsakymas„10×50“ žiūronuose „10x“ reiškia, kad objektas atrodys 10 kartų arčiau nei žiūrint plika akimi. „50“ reiškia objektyvo lęšio skersmenį milimetrais. Didesnis objektyvo lęšis gali surinkti daugiau šviesos, todėl vaizdas tampa ryškesnis, o tai ypač naudinga esant prastam apšvietimui.
6. Kaip teleskopas surenka daugiau šviesos nei žmogaus akis ir kodėl tai svarbu stebint tolimas žvaigždes?
   • atsakymasTeleskopai turi daug didesnius objektyvinius lęšius (arba veidrodžius) nei žmogaus akis, todėl jie gali surinkti ir sukoncentruoti daugiau šviesos. Šis padidėjęs šviesos surinkimo pajėgumas yra būtinas stebint tolimus ir silpnus dangaus objektus, kurie nebūtų matomi plika akimi.
7. Kuo skiriasi refrakcinis ir atspindintis teleskopas?
   • atsakymasRefrakcinis teleskopas (arba refraktorius) naudoja lęšius šviesai lenkti ir fokusuoti, o atspindintis teleskopas (arba reflektorius) – veidrodžius. Refraktoriai dažnai kenčia nuo chromatinės aberacijos, dėl kurios aplink objektus gali atsirasti spalvotų juostelių. Reflektoriai šios problemos išvengia, tačiau juos gali reikėti dažniau derinti ir reguliuoti.
8. Kodėl mikroskopuose naudojami keli lęšiai?
   • atsakymasMikroskopuose naudojamas lęšių (objektyvo ir okuliaro) derinys, siekiant didelio didinimo ir skiriamosios gebos. Objektyvo lęšis padidina mėginį, o okuliaras dar labiau padidina tą vaizdą. Šis derinys leidžia detaliai stebėti smulkias struktūras.
9. Kaip optinis pluoštas perduoda informaciją dideliais atstumais?
   • atsakymasOptiniai pluoštai veikia visiško vidinio atspindžio principu. Šviesos signalai (iš lazerių) įvedami į pluoštą ir atsispindi nuo vidinių pluošto sienelių, nukeliaudami didelius atstumus su minimaliais intensyvumo praradimais. Šie šviesos signalai gali perduoti didžiulius duomenų kiekius.
10. Koks prizmės vaidmuo spektrometre?

• atsakymasSpektrometre prizmė išsklaido įeinančią šviesą į jos komponentų spalvas (spektrą) pagal bangos ilgius. Tai leidžia analizuoti šviesos šaltinius, siekiant nustatyti jų sudėtį, intensyvumą ir kitas savybes.