Eksempelspørsmål for optiske instrumenter

12 eksempler på spørsmål om optiske instrumenter

Konkav speil

1. Bildet som dannes av et konkavt speil av et objekt med høyde h plassert på en avstand mindre enn f (f = speilets brennvidde) er...

A. virtuell, oppreist, redusert

B. virtuell, oppreist, forstørret

C. ekte, oppreist, redusert

D. ekte, invertert, forstørret

E. reell, invertert, redusert

Diskusjon

Følgende er et eksempel på skyggedannelse som ligner på spørsmålet ovenfor. Basert på dette bildet er skyggen virtuell, oppreist og forstørret. Det riktige svaret er B.

2. Hvis et objekt plasseres midt mellom fokuspunktet og overflaten av et konkavt speil, dannes bildet:

(1) forstørret to ganger

(2) oppreist

(3) har bildeavstand = fokusavstand

(4) virtuell

Den riktige påstanden er…

A. 1, 2 og 3

B. 1 og 3

C. 1 og 4

D. bare 4

E. alle har rett

Diskusjon

Anta at brennpunktavstanden eller brennvidden (f) = 20 cm og objektavstanden (s) = 10 cm, som vist på bildet nedenfor.

a) Skyggeavstand

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

En negativ skyggeavstand betyr at skyggen er virtuell. Skyggen er virtuell fordi ikke noe lys passerer gjennom den. Dette er indikert med en stiplet linje i bildet.

b) Forstørrelse av bildet

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

En positiv forstørrelse av bildet betyr at bildet er oppreist. Bildet er forstørret to ganger.

Egenskapene til skygger basert på bildet og beregningsresultatene ovenfor er:

1. Forstørret 2 ganger

2. Oppreist

3. Bildeavstand = brennvidde = 20 cm

4. Virtuell av natur

Det riktige svaret er E.

Konveks speil

3. Et konvekst speil plasseres i en sving i veien. Når et objekt er 2 m fra speilet, er høyden på bildet som dannes 1/16 av objektets høyde. Speilets brennvidde er…

A. 2/15 m

B. 2/17 moh.

Ca. 5/8 moh.

D. 15/2 m

Ø. 17/2 m

Diskusjon

Det er kjent at:

Objektavstand (s) = 2 meter

Bildeforstørrelse (M) = 1/16 ganger

Spørsmål: Brennvidden til et konvekst speil

Jawab:

Beregn først skyggeavstanden (s'):

Bildeavstanden er – 1/8 meter. Negativt tegn betyr at bildet er virtuelt.

Brennvidde for konvekst speil (f):

Det negative fortegnet betyr at fokuset til det konvekse speilet er virtuelt.

Det riktige svaret er A.

4. Bildet som dannes av et konvekst speil og et objekt med høyde h plassert foran speilet er...

A. ekte, oppreist, forstørret

B. virtuell, oppreist, forstørret

C. ekte, oppreist, redusert

D. ekte, invertert, forstørret

E. virtuell, oppreist, redusert

Diskusjon

Basert på bildet på siden er skyggens egenskaper virtuelle, oppreiste og reduserte.

Det riktige svaret er E.

Konveks linse

5. Fra den konvekse linsegrafen ovenfor er forstørrelsen av bildet ved 1/s = 3...

A. 1,5 ganger

B. 2 ganger

C. 3 ganger

D. 4 ganger

E. 6 ganger

Diskusjon

Det er kjent at:

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

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

Spørsmål: Forstørrelse av bildet (M)

Jawab:

Bildeforstørrelse:

M = s': s

M = 1 cm : 1/3 cm

M = 1 cm x 3/1 cm

M = 3 ganger

Det riktige svaret er C.

Konkav linse

6. En parallell lysstråle faller på en konkav linse. I linsen opplever lysstrålen…

A. refraksjon slik at strålene sprer seg

B. refleksjon slik at lyset sprer seg

C. refraksjon slik at strålene samles

D. refleksjon slik at lyset samler seg

E. refraksjon, men strålene forblir parallelle

Diskusjon

Speil kan reflektere lys, mens linser kan bryte lys.

Konkave linser har egenskapen til å spre lys, så de kalles også divergerende linser.

Det riktige svaret er A.

ulv

7. En linse med en brennvidde på 5 cm brukes som forstørrelsesglass. Hvis et normalt øye bruker forstørrelsesglasset med maksimal akkommodasjon, er forstørrelsesglassets vinkelforstørrelse...

A. 3 ganger

B. 4 ganger

C. 5 ganger

D. 6 ganger

E. 8 ganger

Diskusjon

Det er kjent at:

Objektivets brennvidde (f) = 5 cm

Nærpunkt for normalt øye (N) = 25 cm

Spurt: Vinkelforstørrelse av forstørrelsesglasset

Jawab:

Hvis øyet er maksimalt akkommodert, er avstanden til bildet som produseres av forstørrelsesglasset den samme som nærpunktet til et normalt øye. Formelen for forstørrelsesvinkelen til forstørrelsesglasset når øyet er maksimalt akkommodert:

Det riktige svaret er D.

Øyefeil

8. En person med hypermetropi må bruke briller med en linsestyrke på +2 dioptrier for å se normalt. Derfor er den korteste avstanden en person kan se uten briller...

A. 2,5 cm

B. 15 cm

Ca. 50 cm

D. 60 cm

Ø. 100 cm

Diskusjon

Det er kjent at:

Linsestyrke (P) = +2 dioptrier

Spørsmål: Hva er den korteste avstanden en person kan se uten briller?

Jawab:

Konkav eller konveks linse?

Linsens styrke er positiv, derfor er linsen som brukes en positiv linse, også kjent som en konveks linse, også kjent som en konvergent linse.

Hva er brennvidden til objektivet?

P = 1/f

2 = 1/f

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

Brennvidden til en konveks linse er 50 cm.

Nærsynthet eller langsynthet?

Hvis linsen som brukes er en konveks linse, er den nærsynt.

Hva er den korteste avstanden øyet kan se uten briller?

Nærpunktet for et normalt øye er 25 cm. For at øyet skal kunne se et objekt på 25 cm avstand slik et normalt øye gjør, må linsen danne et bilde på x cm avstand foran linsen. Bildet er foran den konvekse linsen, slik at bildet er oppreist og virtuelt. Bildet er virtuelt, derfor er bildeavstanden (s') negativ.

-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

Den korteste avstanden et nærsynt øye kan se er 50 cm. Den korteste avstanden for et normalt øye er 25 cm.

Det riktige svaret er C.

Briller

9. En presbyopisk person har et nærpunkt på 50 cm. Hvis han vil lese på normal leseavstand, trenger han briller med en styrke på...

A. -2 dioptrier

B. -1/2 dioptri

C. + 1/2 dioptri

D. +2 dioptrier

E. +4 dioptrier

Diskusjon

Nærpunktet for et normalt øye er 25 cm, og pasientens nærpunkt er 50 cm. Dette betyr at personen har problemer med å se på nært hold, en tilstand kjent som langsynthet. Langsynthet kan korrigeres ved hjelp av en konveks linse, som vist på bildet nedenfor.

For at et objekt skal kunne observeres i en avstand på 25 cm foran øyet, må linsen danne et bilde i en avstand på 50 cm foran øyet og linsen. Bildet må være foran øyet for å kunne sees, så bildet er oppreist og virtuelt.

Det er kjent at :

Objektavstand (s) = 25 cm

Bildeavstand (s') = -50 cm (negativ fordi den er virtuell)

Spørsmål : Brennvidde (f) for briller og linsestyrke (P)

Svar :

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

En positiv brennvidde betyr at linsen som brukes er en konveks linse.

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

Linsens styrke eller forstørrelse er +2 D. Det positive fortegnet betyr at linsen som brukes er en konveks linse.

Det riktige svaret er D.

Mikroskop

10. Et mikroskop har en objektivlinse og en okularlinse med brennvidder på henholdsvis 0,9 cm og 5 cm. En person plasserer en 10 mm prøve foran objektivlinsen for å bli observert gjennom okularlinsen uten akkommodasjon. Hvis prøveobjektet har en lengde på 0,5 mm og personens normale leseavstand er 25 cm, vil lengden på objektet se ut til å være...

A. 7,5 mm

B. 10 mm

C. 12,5 mm

D. 15 mm

Ø. 20 mm

Diskusjon

Det er kjent at:

Objektivets brennvidde ( _fob ) = 0,9 cm = 9 mm

Brennvidden til okularlinsen (fok ₎ = 5 cm = 50 mm

Avstand mellom objekt og objektivlinse (s _ob ) = 10 mm

Lengde på objekt (h) = 0,5 mm

Nærpunkt for normalt øye (N) = 25 cm = 250 mm

Spørsmål: Skyggelengde (h')

Jawab:

Observasjon uten akkommodasjon er det samme som observasjon med minimal akkommodasjon, der øyet slapper av når man observerer et bilde som er uendelig langt unna.

Beregn først avstanden mellom bildet og objektivlinsen. Objektivlinsen er en konveks linse, så formelen for den konvekse linsen brukes:

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

Mikroskopets totale forstørrelse når øyet er i minimal akkommodasjon eller når bildet er uendelig, beregnes ved hjelp av formelen:

Skyggelengde = objektets lengde x total forstørrelse = (0,5 mm)(45) = 22,5 millimeter.

11. Et mikroskop har en objektivbrennvidde på 2,0 cm. Et objekt plasseres under objektivet i en avstand på 2,2 cm. Mikroskopet er 24,5 cm langt, og observatøren observerer uten akkommodasjon. Hvis observatøren har normale øyne, er mikroskopets totale forstørrelse…

A. 20 ganger

B. 25 ganger

C. 50 ganger

D. 75 ganger

E. 100 ganger

Diskusjon

Det er kjent at:

Brennvidde for objektivlinsen (fob ₎ = 2,0 cm

Avstand til objekt foran objektivlinsen (s _ob ) = 2,2 cm

Mikroskopets lengde (l) = 24,5 cm

Nærpunkt for normalt øye (N) = 25 cm

Observasjon uten akkommodasjon

Spørsmål: Mikroskopets totale forstørrelse (M)

Jawab:

Øyet akkommoderer minimalt når bildet er uendelig langt unna, som vist på bildet ved siden av.

Formelen for total forstørrelse av et mikroskop når øyet er på minimum akkommodasjon:

Informasjon :

M = total forstørrelse

l = mikroskopets lengde = avstanden mellom objektivlinsen og okularlinsen = okularlinsens brennvidde + bildets avstand fra objektivlinsen (s _ob ') = f _ok + s _ob '

Avstand mellom bilde og objektiv (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

Avstanden mellom bildet og objektivlinsen er 22 cm.

Brennvidde på okularlinsen (f _ok ):

l = f _ok + s _ob '

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

Mikroskopets totale forstørrelse (M):

Det riktige svaret er E.

12. En student (Sn = 25 cm) utførte et eksperiment med et mikroskop, med data som i følgende diagram. Forstørrelsen til mikroskopet er…

A. 30 ganger

B. 36 ganger

C. 40 ganger

D. 46 ganger

E. 50 ganger

Diskusjon

Det er kjent at:

Nærpunkt for normalt øye (N) = 25 cm

Objektavstand (s _ob ) = 1,2 cm

Objektiv brennvidde ( _fob ) = 1 cm

Brennvidde på okularlinsen ( _fok ) = 5 cm

Avstand mellom objektivlinse og okular = 10 cm

Spurt: Mikroskopforstørrelse

Jawab:

Hvis det endelige bildet er uendelig langt unna, vil øyet akkommodere minimalt, og omvendt, hvis bildet er endelig langt unna, vil øyet akkommodere maksimalt. Det endelige bildet i bildet ovenfor viser et endelig langt unna bilde, slik at øyet vil akkommodere maksimalt.

Formelen for mikroskopforstørrelse når øyet er ved maksimal akkommodasjon:

Diskusjon om mikroskoper

Kikkert

Diskusjon om kikkerter

13. Se på bildet av lysstrålens bane som danner bildet på følgende mikroskop:
Avstand mellom objektivlinse og okularlinse dKilden til mikroskopet er….

A. 20 cm
B. 24 cm
Ca. 25 cm
D. 27 cm
Ø. 29 cm

Diskusjon

Det er kjent at:
Avstanden mellom objektet og objektivlinsen (s_ob) = 2 cm
Brennvidden til objektivlinsen (f_ob) = 1,8 cm
Avstanden til det virkelige bildet fra okularlinsen (s_ok) = 6 cm
Brennvidden til okularlinsen (f_ok) = 6 cm
Spørsmål: Avstand mellom objektivlinse og okularlinse (lengden på mikroskoprøret)
Jawab:

Se på bildet ovenfor. Når øyet er i minimal akkommodasjon, er det endelige bildet som dannes av okularlinsen i en uendelig avstand. For at det endelige bildet som produseres av okularlinsen skal være i en uendelig avstand, må det virkelige bildet som produseres av objektivlinsen være i okularlinsens brennpunkt. Dermed er avstanden mellom objektivlinsen og okularlinsen (l) = avstanden til det virkelige bildet fra objektivlinsen (s _ob ') + okularlinsens brennvidde (f _ok ).

Avstanden til det virkelige bildet fra objektivlinsen (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

Avstand mellom objektivlinse og okularlinse (lengde på mikroskoprør):
l = s_ob' + f_ok
l = 18 cm + 6 cm
l = 24 cm
Det riktige svaret er B.

Kilde for spørsmålet:

Nasjonale eksamensspørsmål i fysikk for videregående skole/yrkesfaglig videregående skole

Eksempelspørsmål om optiske øyeinstrumenter
En person med normale øyne ser først en gjenstand 500 meter unna. Noen få øyeblikk senere ser personen en gjenstand 1 meter unna. Avstanden mellom hornhinnen og netthinnen mata regnes som det samme som skyggeavstanden, som er omtrent 2,5 cm. Beregn:
(a) Okularets brennvidde og styrke ved fokusering på et objekt 500 meter unna
(b) Okularets brennvidde og styrke ved fokusering på et objekt 1 meter unna
(c) Endring i okularets brennvidde når fokuseringen endres fra 500 meter til 1 meter.
Diskusjon
Det er kjent at:
Objektavstand 1 (s₁) = 500 meter = 50.000 cm
Objektavstand 2 (s₂) = 1 meter = 100 cm
Skyggeavstand (s') = 2,5 cm
Jawab:
(a) Brennvidde og styrke til øyelinsen når øyet fokuserer på et objekt 500 meter unna
Brennvidden (f) til okularet beregnes ved hjelp av formel for konvekse linser :
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
Øyelinsestyrke:
P₁ = 1/f₁ = 1/0,02499875 = 40,0 dioptrier

(b) Brennvidde og styrke til øyelinsen når øyet fokuserer på et objekt 1 meter unna
Brennvidde (f) på okularet:
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
Øyelinsestyrke:
P₂ = 1/f₂ = 1/0,02439024 = 41,0 dioptrier

(c) Endring i brennvidde og styrke på øyelinsen når fokuseringen endres fra 500 meter til 1 meter.
Endring i øyelinsens brennvidde = f₁ - f₂ = 0,02499875 – 0,02439024 = 0,00060851 meter
Endring i øyelinsestyrke = 41,0 – 40,0 = 1,0 dioptrier

Basert på diskusjonen av spørsmålene ovenfor kan det konkluderes med at:
– Brennvidden til øyets linse er større når øyet observerer objekter på avstand, og brennvidden til øyets linse er mindre når øyet observerer objekter på avstand.
– Øyelinsens styrke er større når øyet observerer et objekt på nært hold, og øyelinsens styrke er mindre når øyet observerer et objekt på avstand. Så jo nærmere objektet er, desto større er øyelinsens styrke.

En mer fullstendig diskusjon av spørsmålene kan studeres i artikkelen angående eksempler på spørsmål om optiske øyeinstrumenter.

Eksempel på spørsmål om briller
En mer fullstendig diskusjon av spørsmålene kan studeres i artikkelen om eksempler på spørsmål om optiske briller.

Eksempelspørsmål om kontaktlinser
En mer fullstendig diskusjon av spørsmålene kan studeres i artikkelen om eksempler på spørsmål om optiske instrumenter for kontaktlinser.

Eksempel på et forstørrelsesglass eller et spørsmål om forstørrelsesglass
En tekst er så liten at den ikke kan leses. En person leser teksten med et forstørrelsesglass når øyet er i minimal akkommodasjon, forstørrelsesvinkelen til forstørrelsesglasset er 5x. Hva er brennvidden til forstørrelsesglasset?
Diskusjon
Det er kjent at:
Nærpunkt for normalt øye (N) = 25 cm
Forstørrelse av forstørrelsesglassvinkelen (M) = 5 x
Spurte: Brennvidden til forstørrelsesglasset (f)
Jawab:
Formelen for forstørrelsen av forstørrelsesglassvinkelen når øyet er i maksimal akkommodasjon:
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
Forstørrelsesglassets brennvidde er 6,25 cm. Forstørrelsesglassets brennvidde er positiv fordi forstørrelsesglasset bruker en konveks linse også kjent som positiv linse.

En mer fullstendig diskusjon av spørsmålene kan studeres i artikkelen angående eksempler på spørsmål om forstørrelsesglass eller forstørrelsesglass.

Eksempelspørsmål om mikroskop
En person med normale øyne observerer et objekt ved hjelp av et mikroskop. Brennvidden til objektivlinsen er 20 mm og brennvidden til okularet er 30 mm. Hvis det virkelige bildet som produseres av objektivlinsen er 10 cm unna, beregn mikroskopets vinkelforstørrelse når det observeres med øyet ved minimal akkommodasjon.
Diskusjon
Det er kjent at:
Brennvidden til objektivlinsen (f_ob) = 20 mm
Brennvidden til okularlinsen (f_ok) = 30 mm
Avstanden til objektivbildet (s)_ob') = 10 cm = 100 mm
Nærpunktavstand til normalt øye (N) = 25 cm = 250 mm
Spurte: Vinkelforstørrelsen til et mikroskop når det observeres med øyet ved minimal akkommodasjon
Jawab:
Formel for total vinkelforstørrelse for et mikroskop når øyet i det minste tilpasser seg:

Mikroskopets totale vinkelforstørrelse (M) når øyet er i minimum akkommodasjon er omtrent 42,0 x.

En mer fullstendig diskusjon av spørsmålene kan studeres i artikkelen om eksempler på lysmikroskopspørsmål.

Eksempel på spørsmål om et stjerneteleskop
En mer fullstendig diskusjon av spørsmålene kan studeres i artikkelen om eksempler på spørsmål om stjerneteleskoper.

Eksempelspørsmål om optiske kamerainstrumenter
En mer fullstendig diskusjon av spørsmålene kan studeres i artikkelen om eksempler på spørsmål om optiske kamerainstrumenter.