Voorbeeldvragen over optische instrumenten

12 voorbeelden van vragen over optische instrumenten

Concave spiegel

1. Het beeld dat een concave spiegel vormt van een object met hoogte h dat op een afstand kleiner dan f (f = brandpuntsafstand van de spiegel) is...

A. virtueel, rechtopstaand, gereduceerd

B. virtueel, rechtopstaand, vergroot

C. echt, rechtopstaand, gereduceerd

D. reëel, omgekeerd, vergroot

E. reëel, omgekeerd, gereduceerd

Discussie

Het volgende is een voorbeeld van schaduwvorming, vergelijkbaar met de vraag hierboven. Op basis van deze afbeelding is de schaduw virtueel, rechtopstaand en vergroot. Het juiste antwoord is B.

2. Als een voorwerp halverwege tussen het brandpunt en het oppervlak van een concave spiegel wordt geplaatst, ontstaat er een beeld dat er als volgt uitziet:

(1) tweemaal vergroot

(2) rechtopstaand

(3) heeft beeldafstand = brandpuntsafstand

(4) virtueel

De correcte bewering is…

A. 1, 2 en 3

B. 1 en 3

C. 1 en 4

D. slechts 4

E. Alle antwoorden zijn correct.

Discussie

Stel dat de brandpuntsafstand of brandpuntsafstand (f) = 20 cm en de objectafstand (s) = 10 cm, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.

a) Schaduwafstand

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

Een negatieve schaduwafstand betekent dat de schaduw virtueel is. De schaduw is virtueel omdat er geen licht doorheen schijnt. Dit wordt in de afbeelding aangegeven met een stippellijn.

b) Vergroting van de afbeelding

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

Een positieve vergroting van het beeld betekent dat het beeld rechtop staat. Het beeld is 2 keer vergroot.

De eigenschappen van schaduwen op basis van de bovenstaande afbeelding en berekeningsresultaten zijn:

1. Vergroot 2 keer

2. Rechtop

3. Beeldafstand = brandpuntsafstand = 20 cm

4. Virtueel van aard

Het juiste antwoord is E.

Bolle spiegel

3. Een bolle spiegel is in een bocht van de weg geplaatst. Wanneer een object zich op 2 meter afstand van de spiegel bevindt, is de hoogte van het gevormde beeld 1/16 van de hoogte van het object. De brandpuntsafstand van de spiegel is…

A. 2/15 m

B. 2/17 m

C. 5/8 m

D. 15/2 m

O. 17/2 m

Discussie

Het is bekend dat:

Objectafstand (s) = 2 meter

Beeldvergroting (M) = 1/16 keer

Gevraagd: Brandpuntsafstand van een bolle spiegel

Antwoord :

Bereken eerst de schaduwafstand (s'):

De beeldafstand is – 1/8 meter. Het minteken betekent dat het beeld virtueel is.

Brandpuntsafstand van de bolle spiegel (f):

Het minteken betekent dat het brandpunt van de bolle spiegel virtueel is.

Het juiste antwoord is A.

4. Het beeld dat ontstaat wanneer een bolle spiegel en een voorwerp met hoogte h voor de spiegel worden geplaatst, is...

A. echt, rechtopstaand, vergroot

B. virtueel, rechtopstaand, vergroot

C. echt, rechtopstaand, gereduceerd

D. reëel, omgekeerd, vergroot

E. virtueel, rechtopstaand, gereduceerd

Discussie

Op basis van de afbeelding hiernaast zijn de eigenschappen van de schaduw virtueel, rechtopstaand en verkleind.

Het juiste antwoord is E.

Bolle lens

5. Uit de bovenstaande grafiek van de bolle lens blijkt dat de vergroting van het beeld bij 1/s = 3 gelijk is aan...

A. 1,5 keer

B. 2 keer

C. 3 keer

D. 4 keer

E. 6 keer

Discussie

Het is bekend dat:

1/s = 3 cm^-1, s = 1/3 cm

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

Gevraagd: Beeldvergroting (M)

Antwoord :

Beeldvergroting:

M = s' : s

M = 1 cm : 1/3 cm

M = 1 cm x 3/1 cm

M = 3 keer

Het juiste antwoord is C.

Concave lens

6. Een parallelle lichtbundel valt op een concave lens. De lichtbundel ondervindt…

A. Breking, waardoor de stralen zich verspreiden.

B. reflectie waardoor het licht zich verspreidt

C. breking, zodat de stralen zich verzamelen

D. reflectie zodat het licht zich verzamelt

E. breking, maar de stralen blijven parallel

Discussie

Spiegels kunnen licht weerkaatsen, terwijl lenzen licht kunnen breken.

Holle lenzen hebben de eigenschap licht te spreiden, daarom worden ze ook wel divergerende lenzen genoemd.

Het juiste antwoord is A.

Wolf

7. Een lens met een brandpuntsafstand van 5 cm wordt gebruikt als vergrootglas. Als het oog normaal is, gebruik dan dit vergrootglas. Bij maximale accommodatie is de hoekvergroting van het vergrootglas...

A. 3 keer

B. 4 keer

C. 5 keer

D. 6 keer

E. 8 keer

Discussie

Het is bekend dat:

Brandpuntsafstand van de lens (f) = 5 cm

Nabijheidspunt van een normaal oog (N) = 25 cm

Gevraagd: Hoekvergroting van het vergrootglas

Antwoord :

Bij maximale accommodatie van het oog is de beeldafstand van het vergrootglas gelijk aan de nabijheidsafstand van een normaal oog. De formule voor de vergrotingshoek van het vergrootglas bij maximale accommodatie van het oog is:

Het juiste antwoord is D.

Oogafwijkingen

8. Iemand met verziendheid heeft een bril met een sterkte van +2 dioptrieën nodig om normaal te kunnen zien. De kortste afstand waarop die persoon zonder bril kan zien is dus...

A. 2,5 cm

B. 15 cm

C. 50 cm

D. 60 cm

E. 100 cm

Discussie

Het is bekend dat:

Lenssterkte (P) = +2 dioptrieën

Gevraagd: De kortste afstand waarop de persoon zonder bril kan zien.

Antwoord :

Holle of bolle lens?

De sterkte van de lens is positief, daarom is de gebruikte lens een positieve lens, ook wel een bolle lens of een convergente lens genoemd.

Wat is de brandpuntsafstand van de lens?

P = 1/v

2 = 1/f

f = 1/ 2 = 0,5 meter = 50 cm

De brandpuntsafstand van een bolle lens is 50 cm.

Bijziendheid of verziendheid?

Als er een bolle lens wordt gebruikt, is er sprake van bijziendheid.

Wat is de kortste afstand waarop het oog zonder bril kan zien?

Het nabijheidspunt van een normaal oog is 25 cm. Om een ​​object op een afstand van 25 cm te kunnen zien zoals een normaal oog dat doet, moet de lens een beeld vormen op een afstand van x cm vóór de lens. Het beeld bevindt zich vóór de bolle lens, waardoor het beeld rechtopstaand en virtueel is. Omdat het beeld virtueel is, is de beeldafstand (s') negatief.

-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 meter

s' = 50 cm = 0,5 meter

De kortste afstand waarop een bijziend oog kan zien is 50 cm. Voor een normaal oog is de kortste afstand 25 cm.

Het juiste antwoord is C.

Kacamata

9. Een presbyope persoon heeft een nabijheidspunt van 50 cm. Om op een normale leesafstand te kunnen lezen, heeft hij een bril nodig met een sterkte van...

A. -2 dioptrieën

B. -1/2 dioptrie

C. + 1/2 dioptrie

D. +2 dioptrieën

E. +4 dioptrieën

Discussie

De minimale afstand waarop een normaal oog zich kan bevinden is 25 cm, terwijl de patiënt een minimale afstand van 50 cm heeft. Dit betekent dat de persoon moeite heeft met zien van dichtbij, een aandoening die bekend staat als verziendheid. Verziendheid kan worden gecorrigeerd met een bolle lens, zoals te zien is in de afbeelding hieronder.

Om een ​​object op een afstand van 25 cm voor het oog te kunnen waarnemen, moet de lens een beeld vormen op een afstand van 50 cm voor het oog en de lens. Het beeld moet zich vóór het oog bevinden om gezien te kunnen worden, dus het beeld is rechtopstaand en virtueel.

Het is bekend :

Objectafstand (s) = 25 cm

Beeldafstand (s') = -50 cm (negatief omdat het virtueel is)

gevraagd : Brandpuntsafstand (f) van de bril en lenssterkte (P)

Antwoorden :

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 meter

Een positieve brandpuntsafstand betekent dat de gebruikte lens een bolle lens is.

P = 1/f = 1/0,5 = +2 dioptrieën

De sterkte van de lens is +2 D. Het plusteken betekent dat het om een ​​bolle lens gaat.

Het juiste antwoord is D.

Microscoop

10. Een microscoop heeft een objectieflens en een oculair met brandpuntsafstanden van respectievelijk 0,9 cm en 5 cm. Iemand plaatst een objectglaasje van 10 mm voor de objectieflens om het door het oculair te bekijken zonder accommodatie. Als het objectglaasje 0,5 mm lang is en de normale leesafstand van de persoon 25 cm is, zal de schijnbare lengte van het object zijn...

A. 7,5 mm

B. 10 mm

C. 12,5 mm

D. 15 mm

E. 20 mm

Discussie

Het is bekend dat:

De brandpuntsafstand van de objectieflens (f_ob) = 0,9 cm = 9 mm

De brandpuntsafstand van de oculairlens (f_ok) = 5 cm = 50 mm

De afstand van het object tot de objectieflens (s)_ob) = 10 mm

Lengte van het object (h) = 0,5 mm

Nabijheidspunt van een normaal oog (N) = 25 cm = 250 mm

Gevraagd: Lengte van de schaduw (h')

Antwoord :

Observeren zonder accommodatie is hetzelfde als observeren met minimale accommodatie, waarbij het oog zich ontspant bij het waarnemen van een beeld dat oneindig ver weg is.

Bereken eerst de afstand van het beeld tot de objectieflens. De objectieflens is een bolle lens, dus de formule voor bolle lenzen wordt gebruikt:

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

De totale vergroting van de microscoop wanneer het oog zich in de minimale accommodatiestand bevindt of wanneer het beeld zich op oneindig bevindt, wordt berekend met de volgende formule:

Lengte van de schaduw = lengte van het object x totale vergroting = (0,5 mm)(45) = 22,5 millimeter.

11. Een microscoop heeft een objectief met een brandpuntsafstand van 2,0 cm. Een object wordt onder het objectief geplaatst op een afstand van 2,2 cm. De microscoop is 24,5 cm lang en de waarnemer kijkt zonder accommodatie. Als de waarnemer een normaal gezichtsvermogen heeft, is de totale vergroting van de microscoop...

A. 20 keer

B. 25 keer

C. 50 keer

D. 75 keer

E. 100 keer

Discussie

Het is bekend dat:

De brandpuntsafstand van de objectieflens (f_ob) = 2,0cm

De afstand van het object voor de objectieflens (s)_ob) = 2,2cm

Lengte van de microscoop (l) = 24,5 cm

Nabijheidspunt van een normaal oog (N) = 25 cm

Observatie zonder accommodatie

Gevraagd: Totale vergroting van de microscoop (M)

Antwoord :

Het oog past zich minimaal aan wanneer het beeld oneindig ver weg is, zoals te zien is in de afbeelding hiernaast.

De formule voor de totale vergroting van een microscoop wanneer het oog zich in de minimale accommodatiestand bevindt:

Informatie :

M = totale vergroting

l = lengte van de microscoop = afstand tussen objectieflens en oculairlens = brandpuntsafstand van de oculairlens + afstand van het beeld tot de objectieflens (s)_ob') = f_ok + s_ob'

De afstand van het beeld tot de objectieflens (s)_ob') :

1 / f_ob = 1 / s_ob + 1/s_ob'

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

De afstand van het beeld tot de objectieflens is 22 cm.

Brandpuntsafstand van de oculairlens (f_ok):

l= f_ok + s_ob'

f_ok = l – s_ob' = 24,5 – 22 = 2,5 cm

Totale vergroting van de microscoop (M):

Het juiste antwoord is E.

12. Een student (Sn = 25 cm) voerde een experiment uit met behulp van een microscoop, waarbij de gegevens in het volgende diagram worden weergegeven. De vergroting van de microscoop is…

A. 30 keer

B. 36 keer

C. 40 keer

D. 46 keer

E. 50 keer

Discussie

Het is bekend dat:

Nabijheidspunt van een normaal oog (N) = 25 cm

Objectafstand (s)_ob) = 1,2cm

Objectief brandpuntsafstand (f_ob) = 1cm

Brandpuntsafstand van de oculairlens (f_ok) = 5cm

Afstand tussen objectieflens en oculair = 10 cm

Gevraagd: Microscoopvergroting

Antwoord :

Als het uiteindelijke beeld oneindig ver weg is, zal het oog minimaal accommoderen; omgekeerd, als het beeld eindig ver weg is, zal het oog maximaal accommoderen. Het uiteindelijke beeld in de afbeelding hierboven toont een eindig ver weg beeld, waardoor het oog maximaal zal accommoderen.

De formule voor de microscoopvergroting bij maximale accommodatie van het oog:

Bespreking van microscoopvragen

Verrekijkers

Discussie over verrekijkers

13. Bekijk de afbeelding van het pad van de lichtstraal die het beeld vormt op de volgende microscoop:
Afstand tussen objectieflens en oculairlens dDe bron van de microscoop is...

A. 20 cm
B. 24 cm
C. 25 cm
D. 27 cm
E. 29 cm

Discussie

Het is bekend dat:
De afstand van het object tot de objectieflens (s)_ob) = 2cm
De brandpuntsafstand van de objectieflens (f_ob) = 1,8cm
De afstand van het werkelijke beeld tot de oculairlens (s)_ok) = 6cm
Brandpuntsafstand van de oculairlens (f_ok) = 6cm
Vraag: Afstand tussen objectieflens en oculairlens (lengte van de microscoopbuis)
Antwoord :

Bekijk de afbeelding hierboven. Wanneer het oog zich in de minimale accommodatiestand bevindt, is het uiteindelijke beeld dat door de oculairlens wordt gevormd oneindig. Om ervoor te zorgen dat het uiteindelijke beeld van de oculairlens oneindig is, moet het reële beeld dat door de objectieflens wordt gevormd zich in het brandpunt van de oculairlens bevinden. De afstand tussen de objectieflens en de oculairlens (l) is dus gelijk aan de afstand van het reële beeld tot de objectieflens (s)._ob') + brandpuntsafstand van de oculairlens (f_ok).

De afstand van het werkelijke beeld tot de objectieflens (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

Afstand tussen objectieflens en oculairlens (lengte van de microscoopbuis):
l = s_ob' + f_ok
l = 18 cm + 6 cm
lengte = 24 cm
Het juiste antwoord is B.

Bron van de vraag:

Natuurkundevragen voor het nationale eindexamen voor de bovenbouw van het voortgezet onderwijs/beroepsonderwijs.

Voorbeelden van vragen over optische ooginstrumenten
Iemand met normale ogen ziet aanvankelijk een object op 500 meter afstand. Een paar ogenblikken later ziet die persoon een object op 1 meter afstand. De afstand tussen het hoornvlies en het netvlies is 1 meter. mata wordt beschouwd als gelijk aan de schaduwafstand, die ongeveer 2,5 cm bedraagt. Bereken:
(a) Brandpuntsafstand en vergroting van het oculair bij het scherpstellen op een object op 500 meter afstand
(b) Brandpuntsafstand en vergroting van het oculair bij het scherpstellen op een object op 1 meter afstand.
(c) Verandering van de brandpuntsafstand van het oculair wanneer de scherpstelling overschakelt van 500 meter naar 1 meter.
Discussie
Het is bekend dat:
Objectafstand 1 (s)₁) = 500 meter = 50.000 cm
Objectafstand 2 (s)₂) = 1 meter = 100 cm
Schaduwafstand (s') = 2,5 cm
Antwoord :
(a) Brandpuntsafstand en sterkte van de ooglens wanneer het oog scherpstelt op een object op 500 meter afstand
De brandpuntsafstand (f) van het oculair wordt berekend met behulp van formule voor bolle lenzen :
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 meter
Sterkte van de ooglens:
P₁ = 1/f₁ = 1/0,02499875 = 40,0 Dioptrie

(b) Brandpuntsafstand en sterkte van de ooglens wanneer het oog scherpstelt op een object op 1 meter afstand.
Brandpuntsafstand (f) van het oculair:
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 meter
Sterkte van de ooglens:
P₂ = 1/f₂ = 1/0,02439024 = 41,0 Dioptrie

(c) Verandering in brandpuntsafstand en sterkte van de ooglens wanneer de scherpstelling verandert van 500 meter naar 1 meter.
Verandering in brandpuntsafstand van de ooglens = f₁ - f₂ = 0,02499875 – 0,02439024 = 0,00060851 meter
Verandering in ooglenssterkte = 41,0 – 40,0 = 1,0 dioptrie

Op basis van de bespreking van bovenstaande vragen kan de volgende conclusie worden getrokken:
De brandpuntsafstand van de ooglens is groter wanneer het oog objecten op afstand waarneemt en kleiner wanneer het oog objecten op korte afstand waarneemt.
De sterkte van de ooglens is groter wanneer het oog een object van dichtbij observeert, en kleiner wanneer het oog een object van veraf observeert. Dus, hoe dichterbij het object, hoe groter de sterkte van de ooglens.

Een uitgebreidere bespreking van de vragen is te vinden in het artikel over voorbeelden van vragen over optische ooginstrumenten.

Voorbeelden van vragen over brillen
Een uitgebreidere bespreking van de vragen is te vinden in het artikel over voorbeeldvragen over optische brillen.

Voorbeeldvragen over contactlenzen
Een uitgebreidere bespreking van de vragen is te vinden in het artikel over voorbeelden van vragen over optische instrumenten voor contactlenzen.

Voorbeeld van een vergrootglas of een vraag over een vergrootglas
Een stuk tekst is zo klein dat het niet te lezen is. Iemand leest de tekst met een vergrootglas. Wanneer het oog zich in de minimale accommodatiestand bevindt, is de vergrotingshoek van het vergrootglas 5x. Wat is de brandpuntsafstand van het vergrootglas?
Discussie
Het is bekend dat:
Nabijheidspunt van een normaal oog (N) = 25 cm
Vergrotingshoek van het vergrootglas (M) = 5 x
Gevraagd: Brandpuntsafstand van het vergrootglas (f)
Antwoord :
De formule voor de vergrotingshoek van het vergrootglas wanneer het oog maximaal geaccommodeerd is:
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
De brandpuntsafstand van het vergrootglas is 6,25 cm. De brandpuntsafstand van het vergrootglas is positief omdat het vergrootglas gebruikmaakt van een bolle lens ook wel positieve lens genoemd.

Een uitgebreidere bespreking van de vragen is te vinden in het artikel over voorbeeldvragen over vergrootglazen of vergrootglazen.

Voorbeeldvragen over microscopen
Een persoon met normale ogen bekijkt een object door een microscoop. De brandpuntsafstand van de objectieflens is 20 mm en de brandpuntsafstand van het oculair is 30 mm. Als het werkelijke beeld van de objectieflens zich op 10 cm afstand bevindt, bereken dan de hoekvergroting van de microscoop wanneer het oog bij minimale accommodatie wordt bekeken.
Discussie
Het is bekend dat:
De brandpuntsafstand van de objectieflens (f_ob) = 20 mm
Brandpuntsafstand van de oculairlens (f_ok) = 30 mm
De afstand van het objectiefbeeld (s)_ob') = 10 cm = 100 mm
Nabijheidsafstand van een normaal oog (N) = 25 cm = 250 mm
Gevraagd: De hoekvergroting van een microscoop wanneer deze wordt waargenomen met het oog bij minimale accommodatie.
Antwoord :
Formule voor de totale hoekvergroting van een microscoop wanneer het oog zich minimaal aanpast:

De totale hoekvergroting (M) van de microscoop bij minimale accommodatie van het oog is ongeveer 42,0x.

Een uitgebreidere bespreking van de vragen is te vinden in het artikel over voorbeelden van vragen met een lichtmicroscoop.

Voorbeeld van een vraag over een sterrentelescoop
Een uitgebreidere bespreking van de vragen is te vinden in het artikel over voorbeelden van vragen over sterrentelescopen.

Voorbeelden van vragen over optische instrumenten van camera's
Een uitgebreidere bespreking van de vragen is te vinden in het artikel over voorbeelden van vragen over optische instrumenten voor camera's.