7 przykładów pytań z użyciem lupy
1. Wysokość obiektu obserwowanego bezpośrednio z punktu bliży normalnego oka wynosi 2 mm. Następnie obiekt obserwuje się za pomocą lupy . Jeśli odległość obiektu przed lupą wynosi 10 cm, jaka jest wysokość obrazu obiektu utworzonego przez lupę? Punkt bliży normalnego oka wynosi 25 cm.
Pembahasan
Wiadomo, że:
Wysokość obiektu (h) = 2 mm
Punkt bliższy normalnego oka (N) = 25 cm
Odległość obiektu (s) = 10 cm
Zapytano: Kąt powiększenia lupy (M)
Jawab:
M = N / s
M = 25 cm / 10 cm
M = 2,5 razy
Wysokość obrazu przedmiotu utworzonego przez lupę wynosi 2,5 x 2 mm = 5 mm.
2. Osoba z normalnymi oczami używa lupy o ogniskowej 25 cm do czytania bardzo drobnego pisma. Określ powiększenie kątowe lupy, gdy: (a) oko ma maksymalną akomodację, (b) oko ma minimalną akomodację.
Pembahasan
Wiadomo, że:
Punkt bliski oka (N) = 25 cm
Ogniskowa lupy (f) = 25 cm (dodatnia, ponieważ lupa jest soczewka wypukła)
Jawab:
(a) Powiększenie kątowe (M) szkła powiększającego w momencie, gdy oko znajduje się w stanie maksymalnej akomodacji
Wzór na powiększenie kąta widzenia lupy w sytuacji, gdy oko znajduje się w stanie maksymalnej akomodacji:
M = (N/f) + 1
M = (25 cm / 25 cm) + 1
M = 1 + 1
M = 2 razy
Gdy oko ma maksymalną akomodację, obiekty wydają się dwa razy większe. Na przykład, wysokość obiektu obserwowanego bezpośrednio z punktu bliskiego oka wynosi 1 cm. Przy obserwacji przez lupę z okiem w maksymalnej akomodacji, wysokość obrazu obiektu wynosi 2 x 1 cm = 2 cm.
(b) Powiększenie kątowe (M) szkła powiększającego w sytuacji, gdy oko znajduje się w stanie minimalnej akomodacji
Wzór na powiększenie kąta widzenia lupy w sytuacji, gdy oko znajduje się w stanie minimalnej akomodacji:
M = N / f
M = (25 cm / 25 cm)
M = 1
M = 1 razy
Rozmiar obiektu obserwowanego przez szkło powiększające, gdy oko znajduje się w stanie minimalnej akomodacji, jest taki sam, jak rozmiar obiektu obserwowanego bezpośrednio z bliskiej odległości oka.
3. Wysokość obiektu obserwowanego z bliska przez normalne oko wynosi 1 cm. Oblicz wysokość obrazu obserwowanego przez lupę o ogniskowej 10 cm, gdy: (a) oko ma maksymalną akomodację, (b) oko ma minimalną akomodację.
Pembahasan
Wiadomo, że:
Wysokość obiektu (h) = 1 cm
Ogniskowa lupy (f) = 10 cm
Punkt bliższy normalnego oka (N) = 25 cm
Jawab:
(a) Wysokość cienia obiektu, gdy oko znajduje się w maksymalnym skupieniu
Wzór na powiększenie kąta widzenia lupy w sytuacji, gdy oko znajduje się w stanie maksymalnej akomodacji:
M = (N/f) + 1
M = (25 cm / 10 cm) + 1
M = 2,5 + 1
M = 3,5 razy
Wysokość cienia obiektu obserwowanego przez lupę przy maksymalnej akomodacji oka = 3,5 x 1 cm = 3,5 cm
(b) Wysokość cienia obiektu, gdy oko znajduje się w stanie minimalnej akomodacji
Wzór na powiększenie kąta widzenia lupy w sytuacji, gdy oko znajduje się w stanie minimalnej akomodacji:
M = N/f
M = 25 cm / 10 cm
M = 2,5 razy
Wysokość cienia obiektu obserwowanego przez lupę, gdy oko znajduje się w stanie minimalnej akomodacji = 2,5 x 1 cm = 2,5 cm
4. Uczeń używa lupy do obserwacji obiektu. Gdy oko ucznia znajduje się w stanie minimalnej akomodacji, obiekt ulega 5-krotnemu powiększeniu kątowemu. Jeśli punkt bliży normalnego oka wynosi 25 cm, jaka jest ogniskowa lupy?
Pembahasan
Wiadomo, że:
Powiększenie kątowe (M) = 5 razy
Punkt bliższy normalnego oka (N) = 25 cm
Zapytano: Ogniskowa szkła powiększającego
Jawab:
Wzór na powiększenie kąta widzenia lupy w sytuacji, gdy oko znajduje się w stanie minimalnej akomodacji:
M = N/f
5 = 25 cm / f
f = 25 cm / 5
f = 5 cm
Ogniskowa lupy wynosi 5 cm.
5. Komara widzi człowiek przez lupę o ogniskowej 15 cm. Jeśli normalna odległość czytania danej osoby wynosi 30 cm, to maksymalne powiększenie lupy wynosi...
A. 1,5 raza
B. 2,0 razy
C. 3,0 razy
D. 4,0 razy
E. 4,5 razy
Pembahasan
Wiadomo, że:
Punkt bliższy normalnego oka (N) = 30 cm
Ogniskowa lupy (f) = 15 cm (wartość dodatnia, ponieważ lupa jest soczewką wypukłą)
Pytanie: Maksymalne powiększenie lupy
Jawab:
Maksymalne powiększenie występuje, gdy oko ma maksymalną akomodację. Powiększenie kąta lupy, gdy oko ma maksymalną akomodację:
M = (N/f) + 1
M = (30 cm / 15 cm) + 1
M = 2 + 1
M = 3 razy
Prawidłowa odpowiedź to C.
6. Obserwator z typową odległością czytania 25 cm używa lupy o mocy 20 dioptrii. Jeśli obserwacja jest wykonywana bez akomodacji oka, uzyskane powiększenie wynosi…
A. 2 raza
B. 4 razy
C. 5 razy
D. 6 razy
E. 8 razy
Pembahasan
Wiadomo, że:
Punkt bliższy normalnego oka (N) = 25 cm
Moc lupy (P) = 20 dioptrii
Pytanie: Minimalne powiększenie lupy
Jawab:
Długość ogniskowej lupy:
P = 1/ż
20 = 1/f
f = 1/20 = 0,05 metra = 5 cm
Powiększenie kąta widzenia lupy przy minimalnej akomodacji oka:
M = N / f
M = (25 cm / 5 cm)
M = 5 razy
Prawidłowa odpowiedź to C.
7. Jeżeli obserwujemy obiekt za pomocą lupy, mając oko maksymalnie akomodowane, to prawidłowa pozycja obiektu to...
Pembahasan
Akomodasi oczy są regulacja ogniskowej obiektywu Oczy. Aby wyraźnie widzieć obiekty znajdujące się w różnych odległościach od oka, mięśnie oka (mięśnie rzęskowe) zmieniają krzywiznę soczewki, zmieniając ogniskową oka. Ogniskowa soczewki zmienia się w zależności od odległości obiektu od oka. Aby widzieć odległe obiekty, mięśnie oka rozluźniają się, zmniejszając grubość soczewki i tworząc obraz obiektu bezpośrednio na siatkówce. Gdy mięśnie oczu są rozluźnione lub odprężone, akomodacja oczu jest minimalna.
I odwrotnie, aby widzieć obiekty znajdujące się blisko, mięśnie oka kurczą się, co powoduje pogrubienie soczewki, skrócenie ogniskowej i umieszczenie obrazu za punktem ogniskowym (siatkówką). Najbliższa odległość od oka, na której oko może się skupić, nazywana jest punktem bliży. Przeciętny człowiek ma punkt bliży oddalony o 25 cm. Gdy oko skupia się na obiekcie znajdującym się blisko (25 cm), akomodacja oka jest maksymalna.
Rozmiar obiektu, który widzimy, zależy od kąta, pod jakim obiekt ten znajduje się względem naszych oczu. Obiekty oddalone tworzą z naszymi oczami mały kąt, przez co wydają się mniejsze, mimo że w rzeczywistości są duże. Natomiast obiekty bliskie naszym oczom tworzą większy kąt, przez co wydają się większe. Na przykład, mamy dwa kamienie tej samej wielkości, z których jeden znajduje się 50 cm od naszych oczu, a drugi 100 cm od nich. Kamienie mają ten sam rozmiar, ale ponieważ odległość między nimi jest różna, kamień znajdujący się 50 cm od naszych oczu jest dwa razy większy niż kamień znajdujący się 100 cm od naszych oczu. Jeśli chcemy widzieć obiekt wyraźniej, musimy przybliżyć go do naszych oczu, a najbliższa odległość, z której nasze oczy nadal widzą wyraźnie, wynosi 25 cm. Co się stanie, jeśli po przybliżeniu obiektu do naszych oczu na odległość 25 cm nasze oczy nadal nie zobaczą go wyraźnie? Na przykład, bardzo małych liter, nawet jeśli zbliżymy je na odległość 25 cm, nasze oczy nie zobaczą ich wyraźnie. Aby pokonać ten problem, potrzebna jest lupa.
Prosta lupa składa się z dwóch soczewek wypukłych, zwanych również soczewkami skupiającymi, umieszczonych na obu powierzchniach. Ten typ soczewki nazywa się soczewką dwuwypukłą. Lupa pozwala nam umieścić obiekty bliżej oczu, tworząc w ten sposób szerszy kąt widzenia. Aby oko mogło akomodować minimalnie lub rozciągnąć obraz obiektu, musi on znajdować się w nieskończoności. Może się tak zdarzyć, jeśli obiekt znajduje się dokładnie w ognisku lupy, jak pokazano w odpowiedzi C. I odwrotnie, jeśli oko akomoduje maksymalnie, obraz musi znajdować się w odległości co najmniej 25 cm od oka. Może się to zdarzyć, jeśli obiekt znajduje się wewnątrz ogniska lupy, jak pokazano w odpowiedzi D.
Prawidłowa odpowiedź to D.
Źródło pytania:
Pytania z egzaminu państwowego z fizyki dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych i zawodowych
