ตัวอย่างของแว่นขยายหรือคำถามเกี่ยวกับแว่นขยาย

7 ตัวอย่างคำถามที่ใช้แว่นขยายหรือเลนส์ขยาย

1. เมื่อมองวัตถุโดยตรงจากจุดใกล้สุดของ ตา ปกติ ความสูงของวัตถุคือ 2 มิลลิเมตร จากนั้นจึงมองวัตถุนั้นโดยใช้แว่นขยายถ้าระยะห่างของวัตถุจากหน้าแว่นขยายคือ 10 เซนติเมตร ความสูงของภาพวัตถุที่เกิดจากแว่นขยายจะเป็นเท่าใด จุดใกล้สุดของตาปกติคือ 25 เซนติเมตร

การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ความสูงของวัตถุ (h) = 2 มม.
จุดใกล้สุดของสายตาปกติ (N) = 25 ซม.
ระยะห่างของวัตถุ (วินาที) = 10 ซม.
ถาม: มุมขยายของแว่นขยาย (M)
คำตอบ :
M = N / s
M = 25 ซม. / 10 ซม.
M = 2,5 เท่า
ความสูงของภาพวัตถุที่ปรากฏผ่านแว่นขยายคือ 2,5 x 2 มม. = 5 มม.

2. บุคคลที่มีสายตาปกติใช้แว่นขยายที่มีความยาวโฟกัส 25 ซม. เพื่ออ่านตัวหนังสือขนาดเล็กมาก จงหาค่ากำลังขยายเชิงมุมของแว่นขยายเมื่อ: (ก) ดวงตาอยู่ในสภาวะปรับโฟกัสสูงสุด (ข) ดวงตาอยู่ในสภาวะปรับโฟกัสต่ำสุด

การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
จุดใกล้ตาที่สุด (N) = 25 ซม.
ระยะโฟกัสของแว่นขยาย (f) = 25 ซม. (เป็นค่าบวกเนื่องจากแว่นขยายเป็น...) เลนส์นูน)
คำตอบ :
(ก) กำลังขยายเชิงมุม (M) ของแว่นขยายเมื่อดวงตาปรับโฟกัสได้เต็มที่
สูตรสำหรับการขยายมุมของแว่นขยายเมื่อดวงตาปรับโฟกัสได้เต็มที่:
M = (N/f) + 1
M = (25 ซม. / 25 ซม.) + 1
M = 1 + 1
M = 2 เท่า
เมื่อดวงตาปรับโฟกัสได้เต็มที่ วัตถุจะปรากฏใหญ่ขึ้นเป็นสองเท่า ตัวอย่างเช่น ความสูงของวัตถุเมื่อมองโดยตรงจากจุดใกล้สุดของดวงตาคือ 1 เซนติเมตร เมื่อมองผ่านแว่นขยายโดยที่ดวงตาปรับโฟกัสได้เต็มที่ ความสูงของภาพวัตถุจะเป็น 2 x 1 เซนติเมตร = 2 เซนติเมตร

(b) กำลังขยายเชิงมุม (M) ของแว่นขยายเมื่อดวงตาอยู่ในสภาวะปรับโฟกัสต่ำสุด
สูตรสำหรับการขยายมุมของแว่นขยายเมื่อดวงตาอยู่ในสภาวะปรับโฟกัสต่ำสุด:
M = N / f
M = (25 ซม. / 25 ซม.)
M = 1
M = 1 เท่า
ขนาดของวัตถุเมื่อมองผ่านแว่นขยายซึ่งดวงตาอยู่ในสภาวะปรับโฟกัสต่ำสุด จะมีขนาดเท่ากับขนาดของวัตถุเมื่อมองโดยตรงจากจุดใกล้สุดของดวงตา

3. ความสูงของวัตถุเมื่อมองจากจุดใกล้สุดของตาปกติคือ 1 ซม. จงคำนวณความสูงของภาพเมื่อมองผ่านแว่นขยายที่มีความยาวโฟกัส 10 ซม. เมื่อ: (a) ตาปรับโฟกัสเต็มที่ (b) ตาปรับโฟกัสต่ำสุด
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ความสูงของวัตถุ (h) = 1 ซม.
ระยะโฟกัสของแว่นขยาย (f) = 10 ซม.
จุดใกล้สุดของสายตาปกติ (N) = 25 ซม.
คำตอบ :
(ก) ความสูงของเงาของวัตถุเมื่อดวงตาปรับโฟกัสได้เต็มที่
สูตรสำหรับการขยายมุมของแว่นขยายเมื่อดวงตาปรับโฟกัสได้เต็มที่:
M = (N/f) + 1
M = (25 ซม. / 10 ซม.) + 1
M = 2,5 + 1
M = 3,5 เท่า
ความสูงของเงาของวัตถุเมื่อสังเกตโดยใช้แว่นขยายในขณะที่ดวงตาปรับโฟกัสได้เต็มที่ = 3,5 x 1 ซม. = 3,5 ซม.

(ข) ความสูงของเงาของวัตถุเมื่อดวงตาปรับโฟกัสต่ำสุด
สูตรสำหรับการขยายมุมของแว่นขยายเมื่อดวงตาอยู่ในสภาวะปรับโฟกัสต่ำสุด:
M = N/f
M = 25 ซม. / 10 ซม.
M = 2,5 เท่า
ความสูงของเงาของวัตถุเมื่อสังเกตโดยใช้แว่นขยายในขณะที่ดวงตาปรับโฟกัสต่ำสุด = 2,5 x 1 ซม. = 2,5 ซม.

4. นักเรียนคนหนึ่งใช้แว่นขยายสังเกตวัตถุ เมื่อดวงตาของนักเรียนปรับโฟกัสต่ำสุด วัตถุนั้นจะได้รับการขยายเชิงมุม 5 เท่า ถ้าจุดใกล้สุดของดวงตาปกติอยู่ที่ 25 เซนติเมตร ระยะโฟกัสของแว่นขยายคือเท่าใด
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
กำลังขยายเชิงมุม (M) = 5 เท่า
จุดใกล้สุดของสายตาปกติ (N) = 25 ซม.
ถาม: ระยะโฟกัสของแว่นขยาย
คำตอบ :
สูตรสำหรับการขยายมุมของแว่นขยายเมื่อดวงตาอยู่ในสภาวะปรับโฟกัสต่ำสุด:
M = N/f
5 = 25 ซม. / ฟุต
f = 25 ซม. / 5
f = 5 ซม.
ระยะโฟกัสของแว่นขยายคือ 5 เซนติเมตร

5. บุคคลหนึ่งมองเห็นยุงโดยใช้แว่นขยายที่มีทางยาวโฟกัส 15 ซม. หากระยะการอ่านปกติของบุคคลนั้นคือ 30 ซม. ดังนั้นกำลังขยายสูงสุดของแว่นขยายคือ...

ก. 1,5 ครั้ง

ข. 2,0 ครั้ง

ค. 3,0 ครั้ง

ง. 4,0 ครั้ง

4,5 ครั้ง

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า:

จุดใกล้สุดของสายตาปกติ (N) = 30 ซม.

ระยะโฟกัสของแว่นขยาย (f) = 15 ซม. (เป็นค่าบวกเนื่องจากแว่นขยายเป็นเลนส์นูน)

คำถาม:กำลังขยายสูงสุดของแว่นขยายคือเท่าไร

คำตอบ :

กำลังขยายสูงสุดเกิดขึ้นเมื่อดวงตาปรับโฟกัสได้เต็มที่ มุมการขยายของแว่นขยายเมื่อดวงตาปรับโฟกัสได้เต็มที่คือ:

M = (N/f) + 1

M = (30 ซม. / 15 ซม.) + 1

M = 2 + 1

M = 3 เท่า

คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

6. ผู้สังเกตการณ์ใช้แว่นขยายที่มีกำลังขยาย 20 ไดออปเตอร์ โดยระยะการอ่านปกติอยู่ที่ 25 เซนติเมตร หากทำการสังเกตโดยที่ดวงตาไม่ปรับโฟกัส กำลังขยายที่ได้จะเป็น…

ก. 2 ครั้ง

ข. 4 ครั้ง

ค. 5 ครั้ง

ง. 6 ครั้ง

8 ครั้ง

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า:

จุดใกล้สุดของสายตาปกติ (N) = 25 ซม.

กำลังขยาย (P) = 20 ไดออปเตอร์

คำถาม:กำลังขยายต่ำสุดของแว่นขยายคือเท่าไร

คำตอบ :

ระยะโฟกัสของแว่นขยาย:

P = 1/ฉ

20 = 1/f

f = 1/20 = 0,05 เมตร = 5 เซนติเมตร

กำลังขยายของมุมแว่นขยายเมื่อดวงตาอยู่ในสภาวะปรับโฟกัสต่ำสุด:

M = N / f

M = (25 ซม. / 5 ซม.)

M = 5 เท่า

คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

7. ถ้าเราสังเกตวัตถุโดยใช้แว่นขยายโดยปรับโฟกัสตาให้เหมาะสมที่สุด ตำแหน่งที่ถูกต้องของวัตถุคือ...

การอภิปราย

ที่พัก ดวงตาคือ การปรับระยะโฟกัสของเลนส์ ดวงตา. เพื่อให้มองเห็นวัตถุที่อยู่ไกลจากดวงตาได้อย่างชัดเจน กล้ามเนื้อตา (กล้ามเนื้อซิลิอารี) จะเปลี่ยนความโค้งของเลนส์ ทำให้ระยะโฟกัสของดวงตาเปลี่ยนไป ระยะโฟกัสของเลนส์จะเปลี่ยนไปตามระยะห่างของวัตถุจากดวงตา เมื่อมองเห็นวัตถุที่อยู่ไกล กล้ามเนื้อตาจะคลายตัว ทำให้เลนส์บางลง และสร้างภาพของวัตถุลงบนเรตินาโดยตรง เมื่อกล้ามเนื้อตาผ่อนคลายหรืออยู่ในสภาวะสบาย ดวงตาจะปรับโฟกัสเพียงเล็กน้อย
ในทางกลับกัน เพื่อมองเห็นวัตถุที่อยู่ใกล้ กล้ามเนื้อตาจะหดตัว ทำให้เลนส์หนาขึ้น ระยะโฟกัสสั้นลง และวางภาพไว้ด้านหลังจุดโฟกัส (เรตินา) ระยะห่างที่ใกล้ที่สุดที่ดวงตาสามารถโฟกัสได้เรียกว่าจุดใกล้สุด โดยเฉลี่ยแล้วมนุษย์มีจุดใกล้สุดอยู่ที่ 25 เซนติเมตร เมื่อดวงตาโฟกัสไปที่วัตถุในระยะใกล้ (25 ซม.) ดวงตาจะปรับโฟกัสได้เต็มที่

ขนาดของวัตถุที่เรามองเห็นขึ้นอยู่กับมุมที่วัตถุทำกับดวงตาของเรา วัตถุที่อยู่ไกลจะทำมุมเล็กกับดวงตา ทำให้วัตถุนั้นดูเล็กลง แม้ว่าจริงๆ แล้วจะมีขนาดใหญ่ ในทางกลับกัน วัตถุที่อยู่ใกล้ดวงตาจะทำมุมใหญ่กว่า ทำให้วัตถุนั้นดูใหญ่ขึ้น ตัวอย่างเช่น มีหินสองก้อนขนาดเท่ากัน ก้อนหนึ่งอยู่ห่างจากดวงตาของเรา 50 เซนติเมตร และอีกก้อนหนึ่งอยู่ห่างจากดวงตาของเรา 100 เซนติเมตร หินมีขนาดเท่ากัน แต่เนื่องจากระยะห่างระหว่างกันต่างกัน หินที่อยู่ห่างจากดวงตา 50 เซนติเมตรจึงมีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าของหินที่อยู่ห่างจากดวงตา 100 เซนติเมตร หากเราต้องการมองเห็นวัตถุได้ชัดเจนขึ้น เราต้องนำวัตถุนั้นเข้ามาใกล้ดวงตามากขึ้น และระยะห่างที่ใกล้ที่สุดที่ดวงตาของเรายังคงมองเห็นได้ชัดเจนคือ 25 เซนติเมตร แล้วถ้าหากหลังจากนำวัตถุเข้ามาใกล้ดวงตาในระยะ 25 เซนติเมตรแล้ว ดวงตาของเรายังคงมองเห็นไม่ชัดเจนล่ะ? ตัวอย่างเช่น ตัวอักษรขนาดเล็กมาก แม้จะนำเข้ามาใกล้ในระยะ 25 เซนติเมตรแล้ว ดวงตาของเราก็ยังมองเห็นไม่ชัดเจน เพื่อแก้ไขปัญหานี้ จำเป็นต้องใช้แว่นขยายหรือเลนส์ขยาย
แว่นขยายธรรมดานั้นประกอบด้วยเลนส์นูนสองชิ้น หรือที่เรียกว่าเลนส์รวมแสง บนพื้นผิวทั้งสองด้าน เลนส์ชนิดนี้เรียกว่าเลนส์นูนคู่ แว่นขยายช่วยให้เราวางวัตถุไว้ใกล้ตามากขึ้น ทำให้มุมมองกว้างขึ้น เพื่อให้ดวงตาปรับโฟกัสได้น้อยที่สุดหรือผ่อนคลาย ภาพของวัตถุต้องอยู่ที่ระยะอนันต์ ซึ่งจะเกิดขึ้นได้หากวัตถุอยู่ตรงจุดโฟกัสของแว่นขยายพอดี ดังแสดงในคำตอบ C ในทางกลับกัน หากดวงตาปรับโฟกัสได้มากที่สุด ภาพต้องอยู่ห่างจากดวงตาอย่างน้อย 25 เซนติเมตร ซึ่งจะเกิดขึ้นได้หากวัตถุอยู่ภายในจุดโฟกัสของแว่นขยาย ดังแสดงในคำตอบ D
คำตอบที่ถูกต้องคือ D.

ที่มาของคำถาม:

ข้อสอบวิชาฟิสิกส์ระดับชาติ สำหรับนักเรียนมัธยมปลาย/อาชีวศึกษา