Instrumenty optyczne – problemy i rozwiązania

Instrumenty optyczne – problemy i rozwiązania

Lustro wklęsłe

1. Obiekt o wysokości h umieszczono w odległości mniejszej niż ogniskowa f. Określ właściwości obrazu.

Rozwiązanie

Zgodnie z powyższym rysunkiem właściwości obrazu są pozorne, proste i większe od obiektu.

2. Jeżeli obiekt zostanie umieszczony w środku między ogniskiem a zwierciadłem wklęsłym, obraz utworzony przez zwierciadło będzie:

1. Większy 2 razy od obiektu

2. Pionowo

3. Odległość obrazu = ogniskowa

4. Wirtualny

Prawidłowe stwierdzenie to…..

rozwiązanie:

Ogniskowa (f) = 20 cm i odległość od obiektu (d_o) = 10 cm, jak pokazano na rysunku poniżej:

a) Odległość obrazu

1/f = 1/d_o + 1/dzień_i

1/20 = 1/10 + 1/d_i

1/20 – 1/10 = 1/dzień_i

1/20 – 2/20 = 1/dzień_i

-1/20 = 1/dzień_i

d_i = -20 cm

Znak minus oznacza, że ​​obraz jest pozorny lub promienie nie przechodzą przez punkt.

b) Powiększenie obrazu

M = -d_i / D_o = -(-20)/10 = 20/10 = 2 razy

Znak plus oznacza, że ​​obraz jest pionowy i dwa razy większy od obiektu.

Właściwości obrazu

1. Obraz 2 razy większy od obiektu

2. Pionowo

3. Odległość obrazu = ogniskowa = 20 cm

4. Wirtualny

Lustro wypukłe

3. Obiekt znajduje się w odległości 2 metrów od zwierciadła wypukłego, a wysokość obrazu jest równa 1/16 wysokości obiektu. Jaka jest ogniskowa zwierciadła?

Znany:

Odległość obiektu (d_o) = 2 metrów

Powiększenie obrazu (M) = 1/16 razy

Chciał: ogniskowa zwierciadła wypukłego

rozwiązanie:

Odległość obrazu:

Odległość obrazu wynosi – 1/8 metra. Znak minus oznacza, że ​​obraz jest wirtualny.

Ogniskowa (f):

Znak minus oznacza, że ​​ogniskowa jest wirtualna.

4. Określ właściwości obrazu o wysokości h umieszczonego przed zwierciadłem wypukłym.

Rozwiązanie

Zgodnie z rysunkiem, właściwości obrazu są pozorne, pionowe i mniejsze od obiektu.

Lupy

7. Soczewka o ogniskowej 5 m używana jako lupa. Soczewka używana przez normalne oko, gdy oko skupia wzrok na punkcie bliskim. Jakie jest powiększenie kątowe lupy?

Znany:

Ogniskowa (f) = 5 cm

Punkt bliższy normalnego oka (N) = 25 cm

Poszukiwany : Powiększenie kątowe

rozwiązanie:

Jeśli oko jest skupione na punkcie bliskim, odległość obrazu równa się punktowi bliskiemu normalnego oka. Równanie powiększenia kątowego:

M = powiększenie kątowe, N = punkt bliski normalnego oka, f = ogniskowa szkła powiększającego

Powiększenie kątowe, gdy oko skupia wzrok na punkcie bliskim:

Oko krótkowzroczne i oko dalekowzroczne

8. Ktoś z Oko krótkowzroczne użyj +2 Dioptery okoszkło. Co to jest najbliższa odległość dotychczasowy osoba może widzieć bez okoszkło.

Znany:

Moc soczewki (P) = +2 dioptrie

Poszukiwany : The najbliższa odległość

rozwiązanie:

A soczewka skupiająca or soczewka rozpraszająca?

Zdolność skupiająca soczewki jest dodatnia, ponieważ zastosowana soczewka jest soczewką dodatnią lub soczewką skupiającą.

Jaka jest ogniskowa obiektywu?

P = 1/ż

2 = 1/f

f = 1/ 2 = 0.5 m = 50 cm

Ogniskowa wynosi 50 cm.

Krótkowzroczność i dalekowzroczność?

Oko krótkowzroczne, ponieważ zastosowana soczewka jest soczewką dodatnią.

Co to jest najbliższa odległość dotychczasowy osoba może widzieć bez okulary?

Aby oko mogło widzieć obiekty oddalone o 25 cm, jak normalne oko, soczewka powinna tworzyć obraz w odległości x cm przed soczewką. Obraz znajduje się przed soczewką, więc jest prosty i pozorny. Obraz jest pozorny, więc odległość cienia (s') jest ujemna.

-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 metra

d_i = 50 cm = 0.5 metra

The najbliższa odległość dotychczasowy osoba może widzieć bez okoszkło wynosi 50 cm. Najmniejsza odległość, jaką może zobaczyć normalne oko, wynosi 25 cm.

Monokl

9. Punkt bliski osoby z noko słuchowe is 50 cm. Jaką moc ma soczewka oka człowieka, aby móc widzieć przedmioty znajdujące się w odległości 25 cm?

Rozwiązanie

Bliski punkt normalnego oka wynosi 25 cm, a bliski punkt osoby z noko słuchowe wynosi 50 cm. Soczewka używana przez tę osobę jest soczewką skupiającą.

Aby obserwowany obiekts soczewka powinna znajdować się 25 cm przed okiem, tworząc obraz w odległości 50 cm przed okiem i soczewką. Obraz musi być przed okiem, aby można było go zobaczyć, obraz jest pionowy i wirtualny.

Znany:

Odległość obiektu (d_o) = 25 cm

Odległość obrazu (d_i) = -50 cm (ujemne, bo wirtualne)

poszukiwany : Ogniskowa (f) i moc soczewki (P)

rozwiązanie:

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

Znak plus oznacza, że ​​soczewka jest skupiająca.

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

Zdolność skupiająca soczewki wynosi +2 D.

Mikroskop

10. Mikroskop składa się z obiektywu i okularu. z ogniskową jest 0.9 cm i 5 cm. Ktoś włożył 10 mm przedmiot przed soczewką obiektywu, obserwowaną przez soczewkę okularową bez akomodacji. Jeśli obiekt ma długość 0.5 mm, a normalna odległość czytania osoby wynosi 25 cm, to długość obiektu będzie wynosić...

Znany:

Ogniskowa soczewki obiektywu (f_ob) = 0.9 cm = 9 mm

Ogniskowa soczewki okularowej (f_ok) = 5 cm = 50 mm

Odległość obiektu od soczewki obiektywu (s_ob) = 10 mm

Długość obiektu (h_o) = 0.5 mm

Punkt bliży normalnego oka (N) = 25 cm = 250 mm

Poszukiwany : Długość obrazu (h_ja')

rozwiązanie:

Odległość obrazu od obiektywu

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

Całkowite powiększenie mikroskopu, gdy oko jest zrelaksowane lub gdy obraz jest w nieskończoności, oblicza się za pomocą równania:

Długość obrazu = długość obiektu x całkowite powiększenie = (0.5 mm)(45) = 22.5 mm.

11. Ogniskowa obiektywu mikroskopu wynosi 2.0 cm. Przedmiot umieszczono w odległości 2.2 cm. Długość mikroskopu wynosi 24.5 cm. Oko jest normalne i rozluźnione. Jakie jest całkowite powiększenie mikroskopu?

Znany:

Ogniskowa soczewki obiektywu (f_ob) = 2.0 cm

Odległość obiektu od soczewki obiektywu (d_ob) = 2.2 cm

Długość mikroskopu (l) = 24.5 cm

Punkt bliższy normalnego oka (N) = 25 cm

Oko jest zrelaksowane.

Chciał: Całkowite powiększenie mikroskopu (M)

rozwiązanie:

Oko jest odprężone, gdy obraz znajduje się w nieskończoności.

Całkowite powiększenie mikroskopu przy zrelaksowanym oku:

M = całkowite powiększenie

l= długość mikroskopu =odległość między soczewką obiektywu a soczewką okularu = ogniskowa soczewki okularowej + odległość obrazu od obiektywu (d_ob') = f_ok + d_ob"

Odległość obrazu od obiektywu (d_ob') :

1 / F_ob = 1/d_ob + 1/dzień_ob"

1 / d_ob' = 1/f_ob – 1/dzień_ob = 1/2 – 1 / 2.2 = 2.2 / 4.4 – 2 / 4.4 = 0.2 / 4.4

d_ob' = 22

Odległość obrazu od obiektywu wynosi 22 cm.

Ogniskowa soczewki okularowej (f_ok)

l= f_ok + s_ob"

f_ok = l – d_ob' = 24.5 – 22 = 2.5 cm

Całkowite powiększenie mikroskopu (M):

12. Odległość bliskiego punktu widzenia zdrowego oka wynosi 25 cm. Jakie jest powiększenie mikroskopu?

Znany:

Punkt bliższy normalnego oka (N) = 25 cm

Odległość obiektu (d_ob) = 1.2 cm

Ogniskowa soczewki obiektywu (f_ob) = 1 cm

Ogniskowa soczewki okularowej (f_ok) = 5 cm

Odległość między soczewką obiektywu a soczewką okularu = 10 cm

Chciał: Powiększenie mikroskopu

rozwiązanie:

Jeśli obraz końcowy znajduje się w nieskończoności, oko jest rozluźnione (minimalna akomodacja). Jeśli obraz końcowy znajduje się w punkcie bliskim (25 cm), oko nie jest rozluźnione, lecz skupione w punkcie bliskim (maksymalna akomodacja).

Równanie powiększenia mikroskopu, gdy oko jest skupione na punkcie bliskim (maksymalna akomodacja):

Odległość obrazu od soczewki obiektywu (d_ob') :

1 / d_ob' = 1/d_ob – 1/dzień_ob = 1/1 – 1 / 1.2 = 12/12 – 10/12 = 2/12

d_ob' = 12/2 = 6 cm

Powiększenie obrazu:

Problemy i rozwiązania mikroskopowe

Teleskop

Problemy i rozwiązania dotyczące teleskopu 1

Problemy i rozwiązania dotyczące teleskopu 2

1. Jaka jest podstawowa zasada działania instrumentów optycznych?
   • OdpowiedźPodstawową zasadą działania przyrządów optycznych jest manipulowanie światłem, głównie przez załamanie i odbicie, w celu tworzenia i powiększania obrazów. Pozwala to nam lepiej obserwować obiekty lub mierzyć pewne właściwości światła.
2. Jak działają okulary korekcyjne poprawiające widzenie?
   • OdpowiedźOkulary korekcyjne posiadają soczewki, które kompensują niedostatki oka w skupianiu światła. W przypadku krótkowzroczności soczewki wypukłe rozpraszają promienie świetlne, natomiast w przypadku dalekowzroczności soczewki wypukłe skupiają promienie świetlne, umożliwiając oku prawidłowe ogniskowanie obrazów na siatkówce.
3. Dlaczego lupa sprawia, że ​​obiekty wydają się większe?
   • Odpowiedź:Lupa to soczewka wypukła, która tworzy pozorny, powiększony i prosty obraz obiektu, gdy obiekt znajduje się w ogniskowej soczewki. Oko postrzega ten powiększony obraz jako większy niż sam obiekt.
4. Jak przysłona aparatu wpływa na jakość obrazu?
   • Odpowiedź:Przysłona kontroluje ilość światła wpadającego do aparatu. Większa przysłona przepuszcza więcej światła, co może skutkować lepszymi zdjęciami w słabym oświetleniu. Jednak większa przysłona zmniejsza również głębię ostrości, co oznacza, że ​​mniejszy fragment obrazu będzie ostry. Z kolei mniejsza przysłona zwiększa głębię ostrości, ale może wymagać dłuższych czasów naświetlania lub wyższych ustawień czułości.
5. Dlaczego na lornetkach często widnieje numer „10×50”?
   • OdpowiedźW lornetkach „10×50” „10x” oznacza, że ​​obiekt będzie 10 razy bliżej niż gołym okiem. „50” odnosi się do średnicy soczewki obiektywu w milimetrach. Większa soczewka obiektywu może zebrać więcej światła, dzięki czemu obraz jest jaśniejszy, co jest szczególnie przydatne w warunkach słabego oświetlenia.
6. W jaki sposób teleskop zbiera więcej światła niż ludzkie oko i dlaczego jest to ważne przy obserwacji odległych gwiazd?
   • OdpowiedźTeleskopy mają znacznie większe soczewki obiektywowe (lub lustra) niż ludzkie oko, co pozwala im zbierać i skupiać więcej światła. Ta zwiększona zdolność zbierania światła jest niezbędna do obserwacji odległych i słabych obiektów niebieskich, które nie byłyby widoczne gołym okiem.
7. Jaka jest różnica pomiędzy teleskopem refrakcyjnym a teleskopem zwierciadlanym?
   • OdpowiedźTeleskop refrakcyjny (lub refraktor) wykorzystuje soczewki do załamywania i skupiania światła, natomiast teleskop zwierciadlany (lub reflektor) wykorzystuje lustra. Refraktory często cierpią na aberrację chromatyczną, która może powodować powstawanie kolorowych obwódek wokół obiektów. Reflektory unikają tego problemu, ale mogą wymagać częstszego ustawiania i regulacji.
8. Dlaczego w mikroskopach stosuje się wiele soczewek?
   • OdpowiedźMikroskopy wykorzystują kombinację soczewek (obiektywu i okularu), aby uzyskać wysokie powiększenie i rozdzielczość. Soczewka obiektywu powiększa próbkę, a następnie okular dodatkowo powiększa ten obraz. To połączenie umożliwia szczegółową obserwację drobnych struktur.
9. W jaki sposób światłowód przesyła informacje na duże odległości?
   • OdpowiedźŚwiatłowody wykorzystują zasadę całkowitego wewnętrznego odbicia. Sygnały świetlne (z laserów) są wprowadzane do światłowodu i odbijają się od jego wewnętrznych ścianek, pokonując duże odległości z minimalną utratą intensywności. Te sygnały świetlne mogą przenosić ogromne ilości danych.
10. Jaką rolę pełni pryzmat w spektrometrze?

• OdpowiedźW spektrometrze pryzmat rozprasza padające światło na kolory składowe (widmo) w oparciu o długości fal. Pozwala to na analizę źródeł światła w celu określenia ich składu, intensywności i innych właściwości.