ตัวอย่างคำถามเกี่ยวกับเครื่องมือตรวจสายตา

2. ตัวอย่างคำถามเกี่ยวกับเครื่องมือตรวจสายตา

1. บุคคลที่มี ดวงตาปกติ เมื่อสังเกตวัตถุที่อยู่ไกลมาก โดยที่จุดไกลสุดของตาปกติคือระยะอนันต์ ระยะโฟกัสของเลนส์ตาเท่ากับระยะห่างระหว่างกระจกตาและเรตินา คือ 2,5 ซม. จงหา (ก) ระยะภาพ (ข) กำลังของเลนส์
การอภิปราย
ระบบกระจกตาและเลนส์ทำหน้าที่หักเหและรวมแสงที่เข้าสู่ดวงตา หากกล่าวถึงเฉพาะกระจกตา ให้สันนิษฐานว่ามีเพียงกระจกตาเท่านั้นที่หักเหแสง กระจกตาทำหน้าที่คล้ายเลนส์นูนหรือเลนส์โค้ง เลนส์นูน ซึ่งจะรวมลำแสงให้ส่องไปยังจุดเดียว
เป็นที่รู้จัก :
ระยะโฟกัส (f) ของดวงตา = ระยะห่างระหว่างกระจกตาและเรตินา = +2,5 ซม. (เป็นค่าบวกเนื่องจากเป็นเลนส์นูน)
ระยะห่างของวัตถุ (วินาที) = อนันต์
ถาม ระยะเงา (วินาที)
จาวาบ :
(ก) ระยะเงา
1/f = 1/s + 1/s'
คำอธิบาย: f = ความยาวโฟกัส, s = ระยะห่างของวัตถุ, s' = ระยะห่างของภาพ
1/s' = 1/f – 1/s = 1 / 2,5 – 1 / ~ = 1 / 2,5 – 0
1/s' = 1 / 2,5
s' = 2,5 ซม. = 0,025 เมตร
ถ้าระยะห่างของวัตถุ (s) เป็นอนันต์ ระยะห่างของภาพ (s') จะเท่ากับความยาวโฟกัส (f)

(ข) กำลังหรือกำลังเลนส์ (P)
P = 1/f = 1/ 0,025 เมตร = 40 ไดออปเตอร์

2. บุคคลที่มีสายตาปกติสังเกตวัตถุที่จุดใกล้สุด ซึ่งจุดใกล้สุดของสายตาปกติคือ 25 ซม. ระยะภาพเท่ากับระยะห่างระหว่างกระจกตาและเรตินา คือ 2,5 ซม. จงหา (ก) ความยาวโฟกัส (ข) กำลังของเลนส์
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
ระยะห่างของวัตถุ (วินาที) = 25 ซม.
ระยะภาพ (s') = 2,5 ซม. (ภาพต้องอยู่บนเรตินาจึงจะมองเห็นวัตถุได้อย่างชัดเจน เปรียบเทียบกับคำอธิบายในคำถามข้อที่ 1)
จาวาบ :
(ก) ความยาวโฟกัส (ฉ)
1/f = 1/s + 1/s'
1/f = 1/25 + 1/2,5 = 1/25 + 10/25 = 11/25
f = 2,27 ซม. = 0,0227 เมตร
ระยะโฟกัสเป็นค่าบวกเนื่องจากเป็นเลนส์นูนหรือเลนส์รวมแสง ระยะภาพจะมากขึ้นเมื่อระยะโฟกัสสั้นลง ผลต่างระหว่างระยะภาพกับระยะโฟกัส = ระยะห่างระหว่างจุดโฟกัสกับจุดภาพ = 2,5 ซม. – 2,27 ซม. = 0,23 ซม.

(ข) กำลังเลนส์ (P)
P = 1/f = 1/ 0,0227 = 44 ไดออปเตอร์

บทสรุป :
จากผลการพิจารณาคำถามข้อที่ 1 และ 2 สามารถสรุปได้ว่า:
– ความแตกต่างของระยะโฟกัสเมื่อดวงตาสังเกตวัตถุที่ระยะอนันต์ (จุดไกลสุด) และที่ระยะ 25 เซนติเมตร (จุดใกล้สุด) คือ 2,5 เซนติเมตร – 2,27 เซนติเมตร = 0,23 เซนติเมตร = 0,0023 เมตร
– ความแตกต่างของกำลังเลนส์ หรือกำลังของเลนส์ตา เมื่อมองวัตถุที่ระยะอนันต์ (จุดไกลสุด) และที่ระยะ 25 เซนติเมตร (จุดใกล้สุด) คือ 44 D – 40 D = 4 ไดออปเตอร์

คำถามเกี่ยวกับเครื่องมือทางแสง
1. บุคคลที่มีสายตาปกติมองเห็นวัตถุที่อยู่ห่างจากดวงตา 50 เมตร ถ้าระยะห่างระหว่างกระจกตาและเรตินาคือ 2,5 เซนติเมตร จงหา (ก) ความยาวโฟกัสของระบบเลนส์ตา (ข) กำลังของระบบเลนส์ตา
เฉลยคำตอบ :
a = 2,499 ซม.
b = 40,016 ไดออปเตอร์

2. บุคคลที่มีสายตาปกติเปลี่ยนสายตาจากวัตถุที่อยู่ห่างออกไป 100 เมตร ไปยังวัตถุที่อยู่ห่างออกไป 1 เมตร ระยะห่างระหว่างกระจกตาและเรตินาคือ 2,5 เซนติเมตร จงคำนวณ (ก) การเปลี่ยนแปลงของระยะโฟกัสของระบบเลนส์ตา และ (ข) การเปลี่ยนแปลงของกำลังของระบบเลนส์ตา
เฉลยคำตอบ :
a = 0,06 ซม.
b = 1 ไดออปเตอร์