Оптички инструменти – проблеми и решенија

Оптички инструменти – проблеми и решенија

Конкавно огледало

1. Објект со h-висока големина е поставен на растојание помало од фокусната должина f. Определете ги својствата на сликата.

Решение

Според сликата погоре, својствата на сликата се виртуелни, исправени и поголеми од објектот.

2. Ако објектот е поставен во центарот помеѓу фокусната точка и конкавното огледало, сликата формирана од огледалото е:

1. Поголемо 2 пати од објектот

2. исправено

3. Растојание на сликата = фокусна должина

4. Виртуелен

Точната изјава е....

Решение:

Фокусна должина (f) = 20 cm и растојание до објектот (d₂o ₎ = 10 cm, како што е прикажано на сликата подолу:

а) Растојание на сликата

1/f = 1/d _o + 1/d _i

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

1/20 – 1/10 = 1/ден _i

1/20 – 2/20 = 1/ден _i

-1/20 = 1/ден _i

d _i = -20 см

Знакот минус означува дека сликата е виртуелна или зраците не минуваат низ точката.

б) Зголемување на сликата

M = -d _i / d _o = -(-20)/10 = 20/10 = 2 пати

Знакот плус означува дека сликата е исправена и дека сликата е 2 пати поголема од објектот.

Својства на сликата

1. Слика 2 пати поголема од објектот

2. исправено

3. Растојание на сликата = фокусна должина = 20 см

4. Виртуелен

Конвексно огледало

3. Растојанието на еден предмет е 2 метри пред конвексното огледало, а висината на сликата е 1/16 пати поголема од висината на предметот. Колкава е фокусната должина на огледалото?

Познато:

Растојание до објектот (d₂ ₎ = 2 метри

Зголемување на сликата (M) = 1/16 пати

Се бара: фокусна должина на конвексното огледало

Решение:

Растојание на сликата:

Растојанието до сликата е – 1/8 метар. Знакот минус означува дека сликата е виртуелна.

Фокусна должина (f):

Знакот минус означува дека фокусната должина е виртуелна.

4. Определете ги својствата на h-висока слика, која се наоѓа пред конвексно огледало.

Решение

Според сликата, својствата на сликата се виртуелни, исправени и помали од објектот.

Лупа

7. Објектив со фокусна должина од 5 m што се користи како лупа. Објектив што го користи нормалното око кога окото е фокусирано во неговата најблиска точка. Колкаво е аголното зголемување на лупата?

Познато:

Фокусна должина (f) = 5 см

Блиската точка на нормалното око (N) = 25 см

Се бара: Аголно зголемување

Решение:

Ако окото е фокусирано во неговата најблиска точка, растојанието на сликата = блиската точка на нормалното око. Равенката на аголното зголемување:

M = Аголно зголемување, N = блиска точка на нормалното око, f = фокусна должина на лупата

Аголното зголемување кога окото е фокусирано во неговата најблиска точка:

Кратковидно око и далековидно око

8. Лице со кратковидо око користи очни очила со диоптер од +2 . Кое е најблиското растојание што едно лице може да го види без очила?

Познато:

Моќност на леќата (P) = +2 диоптри

Се бара: Најблиското растојание

Решение:

Конвергентна или дивергентна леќа?

Моќноста на леќата е позитивна бидејќи употребената леќа е позитивна леќа или конвергентна леќа.

Колкава е фокусната должина на објективот?

P = 1/f

2 = 1/f

f = 1/2 = 0.5 м = 50 см

Фокусната должина е 50 см.

Кратковидо око и далековидо око?

Кратковидо око бидејќи се користи позитивна леќа.

Кое е најблиското растојание што едно лице може да го види без очила?

За окото да може да гледа предмети на растојание од 25 cm како нормално око, леќата треба да формира слика на растојание од x cm пред леќата. Сликата е пред леќата, така што сликата е исправена и виртуелна. Сликата е виртуелна, така што растојанието на сенката (s') е негативно.

-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 см = -0.50 метри

d _i = 50 cm = 0.5 метри

Најблиското растојание што лицето може да го види без очила е 50 см. Најблиското растојание што нормално око може да го види е 25 см.

Очила за очила

9. Блиската точка на лице со очно око е 50 см. Колкава е јачината на леќата што ја користи лицето за да може да гледа предмети на 25 см?

Решение

Близу до точката на нормално око е 25 см, а близу до точката на лице со оштетен слух е 50 см. Леќата што ја користи лицето е конвергентна леќа.

За да може набљудуваниот објектs да биде 25 см пред окото, леќата треба да формира слика на растојание од 50 см пред окото и леќата. Сликата мора да биде пред окото за да се види, така што слика е исправен и виртуелен.

Познато:

Растојание до објектот (d₂ ₎ = 25 см

Растојание на сликата (d _i ) = -50 cm (негативно бидејќи е виртуелно)

Се бара : Фокусна должина (f) и моќност на објективот (P)

Решение:

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 см = 0.5 м

Знакот плус покажува дека леќата се конвергира.

P = 1/f = 1/0.5 = +2 Диоптри

Моќноста на објективот е +2 D.

Микроскоп

10. Микроскопот има објектив и очна леќа со фокусни должини од 0.9 см и 5 см. Некој поставува предмет од 10 мм пред објективот за да го набљудува низ очна леќа без акомодација. Ако предметот има должина од 0.5 мм и нормалното растојание на читање на лицето е 25 см, тогаш должината на предметот ќе биде...

Познато:

Фокусната должина на објективот (fob ₎ = 0.9 cm = 9 mm

Фокусната должина на очната леќа (f _ok ) = 5 cm = 50 mm

Растојание на објектот од објективот (s- _об ) = 10 mm

Должина на објектот (h₂o ₎ = 0.5 mm

Блиската точка на нормалното око (N) = 25 cm = 250 mm

Се бара: Должина на сликата (h _i' )

Решение:

Растојание на сликата од објективот

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

Вкупно зголемување на микроскопот кога окото е опуштено или кога сликата е во бесконечност, пресметано со помош на равенката:

Должина на сликата = должина на објектот x вкупно зголемување = (0.5 mm)(45) = 22.5 mm.

11. Фокусната должина на објективната леќа на микроскопот е 2.0 cm. Предметот е поставен на 2.2 cm. Должината на микроскопот е 24.5 cm. Окото е нормално и опуштено. Колкаво е вкупното зголемување на микроскопот.

Познато:

Фокусната должина на објективот (f _/ob ) = 2.0 см

Растојанието на објектот од објективот (d _ob ) = 2.2 cm

Должина на микроскопот (l) = 24.5 cm

Блиската точка на нормалното око (N) = 25 см

Окото е опуштено.

Се бара: Вкупно зголемување на микроскопот (M)

Решение:

Окото е опуштено кога сликата е во бесконечност.

Вкупно зголемување на микроскопот кога окото е опуштено:

M = вкупно зголемување

l = должина на микроскопот = растојание помеѓу објективот и очната леќа = фокусна должина на очната леќа + растојание на сликата од објективот (d _ob ') = f _ok + d _ob '

Растојание на сликата од објективот (d _ob '):

1/f _ob = 1/d _ob + 1/d _ob '

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

Растојанието на сликата од објективот е 22 см.

Фокусна должина на очната леќа (f _ok ):

l = f _ok + s _ob '

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

Вкупно зголемување на микроскопот (M):

12. Блиската точка на нормално око е 25 см. Колкаво е зголемувањето на микроскопот?

Познато:

Блиската точка на нормалното око (N) = 25 см

Растојание до објектот (d _ob ) = 1.2 cm

Фокусно растојание на објективот (f _/ob ) = 1 cm

Фокусно растојание на очната леќа ( _fok ) = 5 см

Растојанието помеѓу објективот и очната леќа = 10 см

Се бара: Зголемување на микроскопи

Решение:

Ако конечната слика е во бесконечност, тогаш окото е опуштено (минимална акомодација). Ако конечната слика е во блиска точка (25 см), окото не е опуштено, туку е фокусирано во блиска точка (максимална акомодација).

Равенка на зголемување на микроскопот кога окото е фокусирано во блиска точка (максимално акомодирање):

Растојание на сликата од објективот (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

Зголемување на сликата:

Проблеми со микроскоп и решенија

Телескоп

Проблеми со телескопи и решенија 1

Проблеми со телескопи и решенија 2

1. Кој е основниот принцип на работа на оптичките инструменти?
   • одговорОсновниот принцип зад оптичките инструменти е манипулација со светлината, првенствено преку прекршување и одбивање, за формирање и зголемување на слики, помагајќи ни подобро да ги набљудуваме објектите или да мериме одредени својства на светлината.
2. Како корективните очила делуваат за подобрување на видот?
   • одговорКорективните очила имаат леќи кои ги компензираат недостатоците на окото во фокусирањето на светлината. За кратковидост, конкавните леќи ги шират светлосните зраци, додека за далекувидост, конвексните леќи ги спојуваат светлосните зраци, овозможувајќи му на окото правилно да ги фокусира сликите на мрежницата.
3. Зошто лупата ги прави предметите да изгледаат поголеми?
   • одговорЛупата е конвексна леќа која создава виртуелна, зголемена и исправена слика од објектот кога објектот е поставен во рамките на фокусната должина на леќата. Окото ја перцепира оваа зголемена слика како поголема од самиот објект.
4. Како блендата на фотоапаратот влијае на квалитетот на сликата?
   • одговорБлендата ја контролира количината на светлина што влегува во фотоапаратот. Поголемата бленда дозволува повеќе светлина, што може да резултира со подобри фотографии при слаба осветленост. Сепак, поголемата бленда ја намалува и длабочината на полето, што значи дека помал дел од сликата ќе биде во фокус. Спротивно на тоа, помалата бленда ја зголемува длабочината на полето, но може да бара подолго време на експозиција или повисоки поставки за чувствителност.
5. Зошто двогледите често имаат напишан број како „10×50“?
   • одговорКај двогледите „10×50“, „10x“ значи дека објектот ќе се појави 10 пати поблиску отколку со голо око. „50“ се однесува на дијаметарот на објективот во милиметри. Поголем објектив може да собере повеќе светлина, правејќи ја сликата посветла, што е особено корисно во услови на слаба осветленост.
6. Како телескопот собира повеќе светлина од човечкото око, и зошто ова е важно за набљудување на далечни ѕвезди?
   • одговорТелескопите имаат многу поголеми објективни леќи (или огледала) од човечкото око, што им овозможува да собираат и концентрираат повеќе светлина. Оваа зголемена способност за собирање светлина е од суштинско значење за набљудување на далечни и бледи небесни објекти кои не би биле видливи со голо око.
7. Која е разликата помеѓу рефрактивен и рефлекторски телескоп?
   • одговорРефракторниот телескоп (или рефрактор) користи леќи за свиткување и фокусирање на светлината, додека рефлекторскиот телескоп (или рефлектор) користи огледала. Рефракторите често страдаат од хроматска аберација, што може да предизвика обоени ленти околу предметите. Рефлекторите го избегнуваат овој проблем, но може да бараат почесто усогласување и прилагодување.
8. Зошто микроскопите користат повеќе леќи?
   • одговорМикроскопите користат комбинација од леќи (објектив и окулар) за да постигнат високо зголемување и резолуција. Објективот го зголемува примерокот, а потоа окуларот дополнително ја зголемува таа слика. Комбинацијата овозможува детално набљудување на ситни структури.
9. Како оптичкото влакно пренесува информации на долги растојанија?
   • одговорОптичките влакна го користат принципот на целосно внатрешно одбивање. Светлосните сигнали (од ласери) се внесуваат во влакното и се одбиваат од внатрешните ѕидови на влакното, патувајќи на големи растојанија со минимална загуба на интензитет. Овие светлосни сигнали можат да носат огромни количини на податоци.
10. Која е улогата на призмата во спектрометарот?

• одговорВо спектрометар, призмата ја распрснува дојдовната светлина во нејзините составни бои (спектар) врз основа на брановите должини. Ова овозможува анализа на изворите на светлина за да се утврди нивниот состав, интензитет и други својства.