Instrumente optice – probleme și soluții

Instrumente optice – probleme și soluții

Oglindă concavă

1. Un obiect cu înălțimea de h este plasat la o distanță mai mică decât distanța focală f. Determinați proprietățile imaginii.

Soluţie

Conform figurii de mai sus, proprietățile imaginii sunt virtuale, verticale și mai mari decât un obiect.

2. Dacă un obiect este plasat în centru între punctul focal și oglinda concavă, imaginea formată de oglindă este:

1. Mai mare de 2 ori decât obiectul

2. Dreaptă

3. Distanța imaginii = lungimea focală

4.Virtual

Afirmația corectă este…..

soluţie:

Distanța focală (f) = 20 cm și distanța față de obiect (d_o) = 10 cm, conform figurii de mai jos:

a) Distanța de imagine

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

1/20 = 1/10 + 1/d_i

1/20 – 1/10 = 1/z_i

1/20 – 2/20 = 1/z_i

-1/20 = 1/zi_i

d_i = -20 cm

Semnul minus indică faptul că imaginea este virtuală sau că razele nu trec prin punct.

b) Mărirea imaginii

M = -d_i /d_o = -(-20)/10 = 20/10 = de 2 ori

Semnul plus indică faptul că imaginea este dreaptă și este de 2 ori mai mare decât obiectul.

Proprietățile imaginii

1. Imagine de 2 ori mai mare decât obiectul

2. Dreaptă

3. Distanța față de imagine = distanță focală = 20 cm

4.Virtual

Oglindă convexă

3. Distanța unui obiect în fața oglinzii convexe este de 2 metri, iar înălțimea imaginii este de 1/16 ori înălțimea obiectului. Care este distanța focală a oglinzii?

Cunoscut:

Distanța obiectului (d)_o) = 2 metri

Mărirea imaginii (M) = 1/16 ori

dorit: distanța focală a oglinzii convexe

soluţie:

Distanța față de imagine:

Distanța dintre imagine este – 1/8 metru. Semnul minus indică faptul că imaginea este virtuală.

Distanța focală (f):

Semnul minus indică faptul că distanța focală este virtuală.

4. Determinați proprietățile unei imagini cu înălțimea h, situată în fața unei oglinzi convexe.

Soluţie

Conform figurii, proprietățile imaginii sunt virtuale, verticale și mai mici decât un obiect.

Lupă

7. O lentilă cu o distanță focală de 5 m folosită ca lupă. Lentila utilizată de un ochi normal atunci când ochiul este focalizat la punctul său de aproape. Care este mărirea unghiulară a lupei?

Cunoscut:

Distanța focală (f) = 5 cm

Punctul apropiat al ochiului normal (N) = 25 cm

Căutat: Mărire unghiulară

soluţie:

Dacă ochiul este focalizat în punctul său apropiat, distanța față de imagine = punctul apropiat al ochiului normal. Ecuația măririi unghiulare:

M = mărire unghiulară, N = punctul apropiat al ochiului normal, f = distanța focală a lupei

Mărirea unghiulară atunci când ochiul este focalizat la punctul său apropiat:

Ochiul miopei și ochiul hipermetropei

8. Cineva cu Ochiul miopei folosește +2 dioptrii ochisticlă. Care este distanta cea mai apropiata il persoana poate vedea fără ochisticlă.

Cunoscut:

Puterea lentilei (P) = +2 dioptrii

Căutat: The distanta cea mai apropiata

soluţie:

A lentilă convergentă or lentila divergente?

Puterea lentilei este pozitivă deoarece lentila utilizată este o lentilă pozitivă sau o lentilă convergentă.

Care este distanța focală a obiectivului?

P = 1/f

2 = 1/f

f = 1/2 = 0.5 m = 50 cm

Distanța focală este de 50 cm.

Ochi miop și ochi hipermetrop?

Ochi miop deoarece lentila folosită este o lentilă pozitivă.

Care este distanta cea mai apropiata il persoana poate vedea fără ochelari?

Pentru ca ochiul să vadă obiecte aflate la o distanță de 25 cm ca un ochi normal, lentila trebuie să formeze o imagine la o distanță de x cm în fața lentilei. Imaginea este în fața lentilei, astfel încât imaginea este dreaptă și virtuală. Imaginea este virtuală astfel încât distanța umbrei (s') este negativă.

-1/zi_i = 1/f – 1/d_o

-1/zi_i = 1/50 – 1/25 = 1/50 - 2/50 = -1/50

-d_i = -50/1 = -50 cm = -0.50 metri

d_i = 50 cm = 0.5 metri

The distanta cea mai apropiata il persoana poate vedea fără ochide sticlă este de 50 cm. Distanța minimă la care poate vedea un ochi normal este de 25 cm.

lupă

9. Punctul apropiat al unei persoane cu nochiul urechii is 50 cm. Care este puterea lentilei folosite de persoană pentru a putea vedea obiecte aflate la 25 cm?

Soluţie

Punctul apropiat al unui ochi normal este de 25 cm, iar punctul apropiat al unei persoane cu nochiul urechii este de 50 cm. Lentila folosită de persoană este o lentilă convergentă.

Pentru ca obiectul observats să fie la 25 cm în fața ochiului, cristalinul ar trebui să formeze o imagine la o distanță de 50 cm în fața ochiului și a cristalinului. Imagine trebuie să fie în fața ochiului pentru a fi văzut, astfel încât imagine este verticală și virtuală.

Cunoscut:

Distanța obiectului (d)_o) = 25 cm

Distanța imaginii (d)_i) = -50 cm (negativ deoarece virtual)

Dorit : Distanța focală (f) și puterea lentilei (P)

soluţie:

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

Semnul plus indică faptul că lentila converge.

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

Puterea lentilei este de +2 D.

Microscop

10. Un microscop are un obiectiv și un ocular cu distanța focală este 0.9 cm și 5 cm. Cineva pune un 10 mm obiect în fața lentilei obiectivului pentru a fi observat printr-o lentilă oculară fără acomodare. Dacă obiectul are o lungime de 0.5 mm și distanța normală de citire a persoanei este de 25 cm, atunci lungimea obiectului va fi văzută ca fiind...

Cunoscut:

Distanța focală a lentilei obiectivului (f_ob) = 0.9 cm = 9 mm

Distanța focală a lentilei oculare (f)_ok) = 5 cm = 50 mm

Distanța obiectului față de lentila obiectivului (s)_ob) = 10 mm

Lungimea obiectului (h)_o) = 0.5 mm

Punctul apropiat al ochiului normal (N) = 25 cm = 250 mm

Căutat: Lungimea imaginii (h)_{eu '})

soluţie:

Distanța imaginii față de lentila obiectivului

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

Mărirea totală a microscopului când ochiul este relaxat sau când imaginea este la infinit, calculată folosind ecuația:

Lungimea imaginii = lungimea obiectului x mărire totală = (0.5 mm)(45) = 22.5 mm.

11. Distanța focală a lentilei obiectivului unui microscop este de 2.0 cm. Un obiect este plasat la 2.2 cm. Lungimea microscopului este de 24.5 cm. Ochiul este normal și relaxat. Care este mărirea totală a microscopului?

Cunoscut:

Distanța focală a lentilei obiectivului (f _ob ) = 2.0 cm

Distanța obiectului față de lentila obiectivului (d_ob) = 2.2 cm

Lungimea microscopului (l) = 24.5 cm

Punctul apropiat al ochiului normal (N) = 25 cm

Ochiul este relaxat.

dorit: Mărirea totală a microscopului (M)

soluţie:

Ochiul este relaxat când imaginea este la infinit.

Mărirea totală a microscopului când ochiul este relaxat:

M = mărire totală

l= lungimea microscopului =distanța dintre lentila obiectiv și lentila oculară = distanța focală a lentilei oculare + distanța imaginii față de lentila obiectivului (d_ob') = f_ok + d_ob"

Distanța imaginii față de lentila obiectivului (d_ob') :

1 / f_ob = 1/zi_ob + 1/zi_ob"

1 / zi_ob' = 1/f_ob – 1/zi_ob = 1/2 – 1 / 2.2 = 2.2 / 4.4 – 2 / 4.4 = 0.2 / 4.4

d_ob' = 22

Distanța imaginii față de lentila obiectivului este de 22 cm.

Distanța focală a lentilei oculare (f_ok):

l = f _ok + s _ob '

f_ok = l – d_ob' = 24.5 – 22 = 2.5 cm

Mărire totală a microscopului (M):

12. Punctul vizual apropiat al unui ochi normal este de 25 cm. Care este mărirea microscopului?

Cunoscut:

Punctul apropiat al ochiului normal (N) = 25 cm

Distanța obiectului (d)_ob) = 1.2 cm

Distanța focală a lentilei obiectivului (f)_ob) = 1 cm

Distanța focală a lentilei oculare (f)_ok) = 5 cm

Distanța dintre lentila obiectiv și lentila oculară = 10 cm

dorit: Mărirea microscopului

soluţie:

Dacă imaginea finală este la infinit, atunci ochiul este relaxat (acomodare minimă). Dacă imaginea finală este la punctul apropiat (25 cm), ochiul nu este relaxat, ci focalizat la punctul apropiat (acomodare maximă).

Ecuația măririi microscopului atunci când ochiul este focalizat la punctul apropiat (acomodare maximă):

Distanța imaginii față de lentila obiectivului (d_ob') :

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

d_ob' = 12/2 = 6 cm

Mărirea imaginii:

Probleme și soluții la microscop

Telescop

Probleme și soluții ale telescopului 1

Probleme și soluții ale telescopului 2

1. Care este principiul de bază al instrumentelor optice?
   • RăspundePrincipiul de bază al instrumentelor optice este manipularea luminii, în principal prin refracție și reflexie, pentru a forma și mări imagini, ajutându-ne să observăm mai bine obiectele sau să măsurăm anumite proprietăți ale luminii.
2. Cum funcționează ochelarii corectori pentru a îmbunătăți vederea?
   • RăspundeOchelarii corecți au lentile care compensează deficiențele ochiului în focalizarea luminii. Pentru miopie, lentilele concave împrăștie razele de lumină, în timp ce pentru hipermetropie, lentilele convexe converg razele de lumină, permițând ochiului să focalizeze corect imaginile pe retină.
3. De ce o lupă face ca obiectele să pară mai mari?
   • RăspundeO lupă este o lentilă convexă care creează o imagine virtuală, mărită și verticală a obiectului atunci când obiectul este plasat în raza focală a lentilei. Ochiul percepe această imagine mărită ca fiind mai mare decât obiectul în sine.
4. Cum afectează diafragma unei camere calitatea imaginii?
   • RăspundeDiafragma controlează cantitatea de lumină care intră în cameră. O diafragmă mai mare permite pătrunderea mai multor lumini, ceea ce poate duce la fotografii mai bune în condiții de lumină slabă. Cu toate acestea, o diafragmă mai mare reduce și profunzimea câmpului, ceea ce înseamnă că o porțiune mai mică a imaginii va fi focalizată. În schimb, o diafragmă mai mică crește profunzimea câmpului, dar poate necesita timpi de expunere mai lungi sau setări de sensibilitate mai mari.
5. De ce binoclurile au adesea scris pe ele un număr precum „10×50”?
   • RăspundeLa binoclurile „10×50”, „10x” înseamnă că obiectul va apărea de 10 ori mai aproape decât cu ochiul liber. „50” se referă la diametrul lentilei obiectivului în milimetri. O lentilă obiectiv mai mare poate capta mai multă lumină, făcând imaginea mai luminoasă, utilă în special în condiții de lumină slabă.
6. Cum reușește un telescop să adune mai multă lumină decât ochiul uman și de ce este acest lucru important pentru observarea stelelor îndepărtate?
   • RăspundeTelescoapele au lentile obiectiv (sau oglinzi) mult mai mari decât ochiul uman, ceea ce le permite să colecteze și să concentreze mai multă lumină. Această capacitate sporită de colectare a luminii este esențială pentru observarea obiectelor cerești îndepărtate și slab vizibile, care nu ar fi vizibile cu ochiul liber.
7. Care este diferența dintre un telescop refractor și unul reflector?
   • RăspundeUn telescop refractor (sau refractor) folosește lentile pentru a curba și focaliza lumina, în timp ce un telescop reflector (sau reflector) folosește oglinzi. Refractoarele suferă adesea de aberații cromatice, care pot provoca franjuri colorate în jurul obiectelor. Reflectorii evită această problemă, dar ar putea necesita alinieri și ajustări mai frecvente.
8. De ce folosesc microscoapele mai multe lentile?
   • RăspundeMicroscoapele utilizează o combinație de lentile (obiectiv și ocular) pentru a obține o mărire și o rezoluție ridicate. Lentila obiectiv mărește specimenul, iar apoi ocularul mărește și mai mult imaginea. Combinația permite observarea detaliată a structurilor minuscule.
9. Cum transmite o fibră optică informații pe distanțe lungi?
   • RăspundeFibrele optice utilizează principiul reflexiei interne totale. Semnalele luminoase (de la lasere) sunt introduse în fibră și se reflectă pe pereții interiori ai fibrei, călătorind pe distanțe mari cu pierderi minime de intensitate. Aceste semnale luminoase pot transporta cantități uriașe de date.
10. Care este rolul unei prisme într-un spectrometru?

• RăspundeÎntr-un spectrometru, o prismă dispersează lumina primită în culorile sale componente (spectru) pe baza lungimilor de undă. Acest lucru permite analiza surselor de lumină pentru a determina compoziția, intensitatea și alte proprietăți ale acestora.