สูตรเครื่องมือทางแสง แว่นตา กล้องส่องทางไกล

ตัวอย่างคำถามและสูตรเกี่ยวกับเครื่องมือทางแสง ดวงตา แว่นตา และกล้องส่องทางไกล

Mata

1. หนึ่งในเครื่องมือทางแสงตามธรรมชาติคือดวงตา ในกระบวนการมองเห็นนั้น จะเกิดภาพขึ้น...

1. ถูกต้อง ตรงเป๊ะ ตรงจอประสาทตา
2. ถูกต้อง กลับหัว ตรงไปยังเรตินาพอดี
3. ภาพเสมือนจริง ตั้งตรง ตรงบนเรตินา
4. มายา กลับหัว ตรงเข้าสู่เรตินาพอดี

การอภิปราย
จุดใกล้สุดของดวงตาปกติโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 25 เซนติเมตร จุดใกล้สุดคือระยะที่ดวงตาสามารถโฟกัสได้ใกล้ที่สุด เส้นผ่านศูนย์กลางของดวงตาของมนุษย์นั้นเล็กกว่า 25 เซนติเมตร ดังนั้นระยะโฟกัสของเลนส์ตาจึงเล็กกว่า 25 เซนติเมตรเช่นกัน ด้วยเหตุนี้ ระยะห่างของวัตถุ (s) จึงต้องมากกว่าระยะโฟกัสของระบบเลนส์ตา (f)

ระบบเลนส์ตาเป็นเลนส์นูน ดังนั้น ภาพที่เกิดจากระบบเลนส์ตาในระหว่างกระบวนการมองจึงมีคุณสมบัติเช่นเดียวกับภาพที่เกิดจากเลนส์นูน คุณลักษณะของภาพที่เกิดจากระบบเลนส์ตาเมื่อระยะห่างของวัตถุ (s) มากกว่าความยาวโฟกัส (f) ได้แก่:
– จริงหรือเท็จ
- ย้อนกลับ
– ลดราคา
– ตรงเข้าสู่เรตินาเลย

ภาพจะต้องถูกจัดวางอย่างแม่นยำบนเรตินา เพราะเรตินาจะแปลงคลื่นแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งไปยังสมอง แม้ว่าภาพจะกลับหัว แต่สมองของมนุษย์จะประมวลผลให้ภาพนั้นตั้งตรง ดังนั้นวัตถุที่มองเห็นด้วยตาจึงปรากฏเป็นภาพตั้งตรง

คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

แว่นตา

2. คนคนหนึ่งมีจุดใกล้สุดที่มองเห็นได้ 16 เซนติเมตร และจุดไกลสุดที่มองเห็นได้ 80 เซนติเมตร ถ้าเขาสวมแว่นตา เขาจะสามารถมองเห็นวัตถุที่อยู่ไกลมากได้อย่างชัดเจน เมื่อใช้แว่นตานี้ ระยะห่างจากวัตถุที่ใกล้ที่สุดที่เขาสามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจนคือ…

1. 13 1/3 ซม.
2. 20 ซม.
3. 36 ซม.
4. 48 1/3 ซม.

การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
จุดไกลสุดของบุคคลนี้อยู่ที่เพียง 80 เซนติเมตร ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าบุคคลนี้สายตายาว
ภาวะสายตาสั้นเกิดขึ้นเนื่องจากระบบเลนส์ของดวงตาโค้งงอมากกว่าหรือแบนราบน้อยกว่าที่ควรจะเป็นในดวงตาปกติ ทำให้ระยะโฟกัสลดลง ส่งผลให้แสงจากวัตถุที่อยู่ไกลมาก (ระยะอนันต์) ไปโฟกัสอยู่ด้านหน้าจอประสาทตาแทนที่จะตกกระทบที่หน้าจอประสาทตา
ถาม: ระยะห่างของวัตถุที่ใกล้ที่สุดที่สามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจนโดยใช้แว่นตา
คำตอบ :
จุดไกลสุดของบุคคลนั้นคือ 80 ซม. เลนส์แว่นตาควรสร้างภาพที่อยู่ห่างจากเขาไปข้างหน้า 80 ซม. ภาพอยู่ด้านหน้าดวงตาและเลนส์แว่นตา ดังนั้นภาพจึงเป็นภาพเสมือนและตั้งตรง ดังนั้นระยะภาพ (s') = -80 ซม.
ถ้าคนๆ หนึ่งสวมแว่นตา เขาจะมองเห็นวัตถุที่อยู่ไกลมากได้อย่างชัดเจน ดังนั้นระยะห่างของวัตถุ = จุดไกลสุดของสายตาปกติ = อนันต์ = ~

ระยะโฟกัสของเลนส์ใกล้ตา:
1/f = 1/s + 1/s'
1/f = 1/~ + (- 1/80)
1/f = 0 – 1/80
1/f = – 1/80
f = – 80 / 1
f = – 80 ซม.
ระยะโฟกัสติดลบ หมายความว่าเลนส์แว่นตาที่ใช้เป็นเลนส์เว้าหรือเลนส์กระจายแสง

ถ้าบุคคลนั้นใช้เลนส์แว่นตาเดียวกัน ระยะห่างของวัตถุที่ใกล้ที่สุดที่สามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจนคือเท่าใด? ความยาวโฟกัสของเลนส์ (f) = -80 ซม. เลนส์ต้องสร้างภาพที่ระยะห่าง 16 ซม. จากดวงตาและเลนส์ เพื่อให้ภาพเป็นภาพเสมือนและมีเครื่องหมายลบ ดังนั้นระยะภาพ (s') = -16 ซม.
1/s = 1/f – 1/s' = -1/80 – (-1/16) = -1/80 + 1/16 = -1/80 + 5/80 = 4/80
s = 80/4 = 20 ซม.
วัตถุที่อยู่ใกล้ที่สุดที่เขามองเห็นได้อย่างชัดเจนคือวัตถุขนาด 20 เซนติเมตร
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

3. แว่นตาเป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้คุณมองเห็นได้ชัดเจน คุณมักเห็นเพื่อนๆ สวมแว่นตา เส้นทางการผ่านของแสงผ่านเลนส์แว่นตาของเพื่อนๆ เป็นอย่างไร?

การอภิปราย

จากภาพ เลนส์แว่นตาที่ใช้เป็นเลนส์เว้า ดังนั้นเส้นทางของลำแสงที่หักเหโดยเลนส์เว้าควรเป็นดังคำตอบ B

4. สังเกตภาพต่อไปนี้ที่แสดงเส้นทางของแสงผ่านดวงตาก่อนและหลังสวมแว่นตา จากภาพนี้ สรุปได้ว่า…
การอภิปราย
สายตายาว = ไฮเปอร์เมโทรเปีย
เลนส์รวมแสง = เลนส์นูน = เลนส์บวก
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

กล้องส่องทางไกล

5. กำลังขยายของกล้องโทรทรรศน์ที่มีความยาว 10 เซนติเมตร คือ 3 ระยะโฟกัสของเลนส์วัตถุและระยะโฟกัสของเลนส์ใกล้ตาคือ… ตามลำดับ

1. 5 ซม. และ 5 ซม.
2. 7,5 ซม. และ 2,5 ซม.
3. 2,5 ซม. และ 7,5 ซม.
4. 4 ซม. และ 6 ซม.

การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
กำลังขยายของกล้องสองตา (M) = 3
ความยาวของกล้องโทรทรรศน์ (ล) = 10 ซม.
ถาม: ระยะโฟกัสของเลนส์วัตถุและระยะโฟกัสของเลนส์ใกล้ตา
คำตอบ :
สูตรสำหรับความยาวของกล้องโทรทรรศน์ (l) เมื่อดวงตาอยู่ในสภาวะการปรับโฟกัสต่ำสุด:
ล = ฟ_ob + ฉ_ok
10 ซม. = f_ob + ฉ_ok  - สมการที่ 1

สูตรสำหรับกำลังขยายของกล้องส่องทางไกล (M) เมื่อดวงตาอยู่ในสภาวะปรับโฟกัสต่ำสุด:
เอ็ม = เอฟ_ob / ฉ_ok
3 = f_ob / ฉ_ok
f_ob = 3 ฟุต_ok - สมการที่ 2

แทนที่ f_ob บน สมการที่ 1 ด้วย f_ok บน สมการที่ 2 :
10 ซม. = f_ob + ฉ_ok 
10 ซม. = 3 ฟุต_ok + ฉ_ok 
10 ซม. = 4 ฟุต_ok
f_ok = 10 ซม. / 4
f_ok = 2,5 ซม
ระยะโฟกัสของเลนส์ใกล้ตา = 2,5 ซม.
ระยะโฟกัสของเลนส์วัตถุ = 3f_ok = 3 (2,5 ซม.) = 7,5 ซม.

ระยะโฟกัสของเลนส์วัตถุและระยะโฟกัสของเลนส์ใกล้ตาคือ 7,5 ซม. และ 2,5 ซม. ตามลำดับ
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

ที่มาของคำถาม:

คำถามวิชาฟิสิกส์ระดับมัธยมต้นจาก OSN