光学仪器示例问题

12 个光学仪器问题示例

凹面镜

1.高度为 h 的物体放置在距离凹面镜小于 f 的位置（f 为凹面镜的焦距），该物体在凹面镜上所成的像为……

A. 虚拟的，直立的，缩小的

B. 虚拟的，正立的，放大的

C. 真实的，直立的，缩小的

D. 真实的，倒置的，放大的

E. 真实的，倒置的，简化的

讨论

下面这个阴影形成的例子与上面的问题类似。根据这幅图，阴影是虚影、正立的、放大的。正确答案是B。

2.如果将物体放置在凹面镜的焦点和镜面的中间位置，则所形成的像为：

（1）放大两倍

（2）直立

（3）像距 = 焦距

（4）虚拟

正确的说法是……

A. 1、2 和 3

B. 1 和 3

C. 1 和 4

D. 仅4

E. 全部正确

讨论

假设焦点距离或焦距 (f) = 20 厘米，物距 (s) = 10 厘米，如下图所示。

a) 阴影距离

1/f = 1/s + 1/s'

1/20 = 1/10 + 1/s'

1/20 – 1/10 = 1/s'

1/20 – 2/20 = 1/s'

-1/20 = 1/s'

s' = -20 厘米

负阴影距离表示阴影是虚影。虚影是因为没有光线穿过它。图中用虚线表示这一点。

b) 图像放大

M = -s'/s = -(-20)/10 = 20/10 = 2 倍

图像放大倍数为正表示图像是正立的。图像被放大了2倍。

根据上述图像和计算结果，阴影的特性如下：

1. 放大2倍

2. 直立

3. 像距 = 焦距 = 20 厘米

4. 本质上是虚拟的

正确答案是 E。

凸面镜

3.在道路拐弯处放置一面凸面镜。当物体距离镜面 2 米时，所成像的高度是物体高度的 1/16。这面镜的焦距是……

A. 2/15 米

B. 2/17 米

C. 5/8 米

D. 15/2 米

东 17/2 米

讨论

已知：

物距（s）= 2 米

图像放大倍数 (M) = 1/16 倍

问题：凸面镜的焦距是多少？

回答 ：

首先计算阴影距离（s'）：

像距为-1/8米。负号表示像是虚像。

凸面镜焦距（f）：

负号表示凸面镜的焦点是虚焦点。

正确答案是 A。

4.由凸面镜和放置在镜前的物体所形成的像是……

A. 真实的、正直的、放大的

B. 虚拟的，正立的，放大的

C. 真实的，直立的，缩小的

D. 真实的，倒置的，放大的

E. 虚拟的，直立的，缩小的

讨论

根据旁边的图像，阴影的属性是虚影、正立影和缩小影。

正确答案是 E。

凸透镜

5.从上面的凸透镜图像可以看出，当 1/s = 3 时，像的放大倍率为……

A. 1,5次

B. 2次

C. 3倍

D. 4倍

E. 6次

讨论

已知：

1/s = 3 cm ^-1，s = 1/3 cm

1/s' = 1 cm ^-1，s' = 1/1 cm = 1 cm

问题：图像的放大倍数 (M)

回答 ：

图像放大倍数：

M = s' : s

M = 1 厘米 : 1/3 厘米

M = 1 厘米 x 3/1 厘米

M = 3 倍

正确答案是C。

凹透镜

6.一束平行光照射到凹透镜上。在透镜中，光束经历……

A. 折射，使光线扩散

B. 反射使光线扩散

C. 折射，使光线聚集

D. 反射，使光线聚集

E. 折射，但光线仍保持平行

讨论

镜子可以反射光，而透镜可以折射光。

凹透镜具有使光线扩散的特性，因此也称为发散透镜。

正确答案是 A。

狼

7.一个焦距为 5 厘米的透镜被用作放大镜。如果正常人的眼睛在最大程度调节的情况下使用该放大镜，那么该放大镜的角放大率为……

A. 3次

B. 4次

C. 5倍

D. 6倍

E. 8次

讨论

已知：

镜头焦距 (f) = 5 厘米

正常眼近点 (N) = 25 厘米

问：放大镜的角放大率是多少？

回答 ：

当眼睛处于最大调节状态时，放大镜成像的距离与正常眼睛的近点距离相同。眼睛处于最大调节状态时，放大镜的放大角公式如下：

正确答案是D。

眼部缺陷

8.远视患者必须佩戴度数为+2屈光度的眼镜才能看清物体。因此，该患者不戴眼镜能看清的最近距离是……

A. 2,5厘米

B. 15 厘米

C. 50厘米

直径 60 厘米

E. 100 厘米

讨论

已知：

镜片度数 (P) = +2 屈光度

问：这个人不戴眼镜能看清的最近距离是多少？

回答 ：

凹透镜还是凸透镜？

透镜的焦度为正，因此所用的透镜是正透镜，又称凸透镜，又称会聚透镜。

这个镜头的焦距是多少？

P = 1/f

2 = 1/f

f = 1/2 = 0,5 米 = 50 厘米

凸透镜的焦距为 50 厘米。

近视还是远视？

如果使用的是凸透镜，那么就是近视。

人眼不戴眼镜能看见的最近距离是多少？

正常人眼的近点为25厘米。为了使眼睛能够像正常人一样看清25厘米处的物体，透镜必须在其前方x厘米处成像。像位于凸透镜前方，因此是正立的虚像。由于是虚像，所以像距（s'）为负值。

-1/s' = 1/f – 1/s

-1/s' = 1/50 – 1/25 = 1/50-2/50 = -1/50

-s' = -50/1 = -50 厘米 = -0,50 米

s' = 50 厘米 = 0,5 米

近视眼能看清的最近距离是50厘米，正常眼能看清的最近距离是25厘米。

正确答案是C。

眼镜

9.一位老花眼患者的近点为 50 厘米。如果他想在正常阅读距离阅读，他需要一副度数为……的眼镜。

A. -2屈光度

B. -1/2屈光度

C. + 1/2 屈光度

D. +2屈光度

E. +4屈光度

讨论

正常眼睛的近点是25厘米，而患者的近点是50厘米。这意味着患者近距离视物困难，这种情况称为远视。远视可以通过凸透镜矫正，如下图所示。

要观察距离眼睛25厘米处的物体，透镜必须在距离眼睛和透镜50厘米处形成像。为了能够看到像，像必须位于眼睛前方，因此像是正立的虚像。

已知：

物距 (s) = 25 厘米

像距 (s') = -50 厘米（负值是因为它是虚像）

问题：眼镜的焦距 (f) 和镜片度数 (P)

回答：

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 厘米 = 0,5 米

正焦距表示所用的透镜是凸透镜。

P = 1/f = 1/0,5 = +2 屈光度

该镜片的度数为+2 D。正号表示所用的镜片是凸透镜。

正确答案是D。

显微镜

10.一台显微镜的物镜和目镜的焦距分别为 0,9 cm 和 5 cm。一个人将一个 10 mm 的标本放在物镜前，通过目镜观察，观察时未进行调节。如果标本的实际长度为 0,5 mm，且观察者的正常阅读距离为 25 cm，那么标本的视长为……

A. 7,5毫米

B. 10 毫米

C. 12,5 毫米

直径 15 毫米

E. 20 毫米

讨论

已知：

物镜焦距 (f _{_ob} ) = 0,9 cm = 9 mm

目镜焦距 (f _{_ok} ) = 5 cm = 50 mm

物距物镜的距离 (s _{_ob} ) = 10 毫米

物体长度 (h) = 0,5 毫米

正常眼近点 (N) = 25 厘米 = 250 毫米

问题：影子长度（h'）

回答 ：

不调节的观察与最小调节的观察相同，即当观察无限远处的图像时，眼睛会放松。

首先，计算像到物镜的距离。物镜是凸透镜，因此使用凸透镜公式：

1/s _ob ' = 1/f _ob – 1/s _ob = 1/9 – 1/10 = 10/90 – 9/90 = 1/90

s _ob ' = 90/1 = 90 毫米

当眼睛处于最小调节状态或像位于无穷远处时，显微镜的总放大倍数可以用以下公式计算：

阴影长度 = 物体长度 × 总放大倍数 = (0,5 毫米)(45) = 22,5 毫米。

11.一台显微镜的物镜焦距为 2,0 cm。物体放置在物镜下方 2,2 cm 处。显微镜长 24,5 cm，观察者在不调节视力的情况下进行观察。如果观察者视力正常，则显微镜的总放大倍数为……

A. 20次

B. 25次

C. 50倍

D. 75倍

E. 100次

讨论

已知：

物镜焦距 (f _{_ob} ) = 2,0 厘米

物距物镜的距离 (s _{_ob} ) = 2,2 厘米

显微镜长度 (l) = 24,5 厘米

正常眼近点 (N) = 25 厘米

无住宿的观察

问题：显微镜的总放大倍数（M）

回答 ：

当图像距离无限远时，眼睛的调节幅度最小，如侧图所示。

当眼睛处于最小调节状态时，显微镜总放大倍数的计算公式为：

信息：

M = 总放大倍数

l = 显微镜长度 = 物镜与目镜之间的距离 = 目镜焦距 + 像到物镜的距离 (s _{_ob} ') = f _{_ok} + s_{_ob} '

像距物镜的距离（s _ob '）：

1/f _ob = 1/s _ob + 1/s _ob '

1/s _ob ' = 1/f _ob – 1/s _ob = 1/2 – 1/2,2 = 2,2/4,4 – 2/4,4 = 0,2/4,4

s _ob ' = 22

像距物镜的距离为 22 厘米。

目镜焦距（f _ok）：

l = f _ok + s _ob '

f _ok = l – s _ob ' = 24,5 – 22 = 2,5 厘米

显微镜总放大倍数（M）：

正确答案是 E。

12.一名学生（Sn = 25 cm）使用显微镜进行了一项实验，数据如下图所示。显微镜的放大倍数为……

A. 30次

B. 36次

C. 40倍

D. 46倍

E. 50次

讨论

已知：

正常眼近点 (N) = 25 厘米

物距 (s _{_ob} ) = 1,2 厘米

物镜焦距 (f _{_ob} ) = 1 厘米

目镜焦距 (f _{_ok} ) = 5 厘米

物镜与目镜之间的距离 = 10 厘米

问：显微镜放大倍数

回答 ：

如果最终成像距离无限远，眼睛的调节幅度最小；反之，如果成像距离有限，眼睛的调节幅度最大。上图中的最终成像距离有限，因此眼睛的调节幅度最大。

当眼睛处于最大调节状态时，显微镜放大倍率的计算公式为：

关于显微镜的讨论

双筒望远镜

关于双筒望远镜的讨论

13. 观察下图显微镜下光束成像路径的图像：
物镜与目镜之间的距离 d显微镜的来源是……

A. 20厘米
B. 24 厘米
C. 25厘米
直径 27 厘米
E. 29 厘米

讨论

已知：
物体到物镜的距离（s）_ob) = 2 厘米
物镜的焦距（f）_ob) = 1,8 厘米
实像到目镜透镜的距离（s）_ok) = 6 厘米
目镜透镜的焦距（f）_ok) = 6 厘米
问题：物镜与目镜之间的距离（显微镜镜筒的长度）
回答 ：

观察上图。当眼睛处于最小调节状态时，目镜形成的最终像位于无穷远处。为了使目镜形成的最终像位于无穷远处，物镜形成的实像必须位于目镜的焦点上。因此，物镜与目镜之间的距离 (l) = 实像到物镜的距离 (s _{_ob} ') + 目镜的焦距 (f _{_ok} )。

实像到物镜的距离（s）_ob') :
1 /秒_ob +1/秒_ob' = 1/f_ob
1 /秒_ob' = 1/f_ob – 1/秒_ob
1 /秒_ob' = 1/1,8 – 1/2
1 /秒_ob' = 10/18 – 9/18 = 1/18
s_ob' = 18 厘米

物镜与目镜之间的距离（显微镜镜筒长度）：
l = s_ob' + f_ok
l = 18 厘米 + 6 厘米
长 = 24 厘米
正确答案是 B。

问题来源：

高中/职业高中国家考试物理试题

关于光学仪器的示例问题
一个视力正常的人最初能看到500米外的物体。片刻之后，他看到的物体距离变成了1米。角膜和视网膜之间的距离是多少？ 垫 被认为与阴影距离相同，约为 2,5 厘米。计算：
(a) 当聚焦于 500 米外的物体时，目镜的焦距和放大倍率是多少？
(b) 当聚焦于 1 米外的物体时，目镜的焦距和放大倍率是多少？
（c）当对焦从 500 米切换到 1 米时，目镜焦距的变化。
讨论
已知：
物距 1 (s₁) = 500 米 = 50.000 厘米
物距 2 (s₂) = 1 米 = 100 厘米
阴影距离 (s') = 2,5 厘米
回答 ：
(a) 当眼睛聚焦于 500 米外的物体时，眼睛晶状体的焦距和屈光度是多少？
目镜的焦距 (f) 可使用以下公式计算： 凸透镜公式 :
1楼₁ = 1 / s₁ + 1/s' = 1/50.000 + 1/2,5 = 1/50.000 + 20.000/50.000 = 20.001/50.000
f₁ = 50.000/20.001 = 2,499875 厘米
f₁ = 0,02499875 米
眼球晶状体度数：
P₁ = 1/f₁ = 1/0,02499875 = 40,0 屈光度

(b) 当眼睛聚焦于1米外的物体时，眼睛晶状体的焦距和屈光度是多少？
目镜焦距（f）：
1楼₂ = 1 / s₂ + 1/s' = 1/100 + 1/2,5 = 1/100 + 40/100 = 41/100
f₂ = 100/41 = 2,439024 厘米
f₂ = 0,02439024 米
眼球晶状体度数：
P₂ = 1/f₂ = 1/0,02439024 = 41,0 屈光度

（c）当焦点从 500 米切换到 1 米时，眼球晶状体的焦距和屈光度的变化。
眼球晶状体焦距的变化量 = f₁ ，₂ = 0,02499875 – 0,02439024 = 0,00060851 米
眼球晶状体度数变化 = 41,0 – 40,0 = 1,0 屈光度

根据以上问题的讨论，可以得出以下结论：
当眼睛观察远处的物体时，眼球晶状体的焦距较大；当眼睛观察近处的物体时，眼球晶状体的焦距较小。
当眼睛观察近处物体时，晶状体的屈光力较大；当眼睛观察远处物体时，晶状体的屈光力较小。因此，物体越近，晶状体的屈光力就越大。

关于光学眼科仪器相关问题的示例文章中，可以对这些问题进行更全面的讨论。

眼镜相关问题示例
关于光学玻璃相关问题的示例文章中，可以对这些问题进行更全面的讨论。

隐形眼镜示例问题
关于隐形眼镜光学仪器相关问题的示例文章中，可以对这些问题进行更全面的讨论。

放大镜或放大镜问题示例
一段文字太小，无法辨认。当眼睛处于最小调节状态时，一个人用放大镜阅读这段文字，放大倍数为 5 倍。放大镜的焦距是多少？
讨论
已知：
正常眼近点 (N) = 25 厘米
放大镜角度 (M) = 5 x
问： 放大镜的焦距（f）
回答 ：
当眼睛处于最大调节状态时，放大镜角度的放大倍率公式为：
M = (N/f) + 1
5 = (25 厘米 / f) + 1
5 – 1 = 25 厘米 / 英尺
4 = 25 厘米 / f
f = 25 厘米 / 4
f = 6,25 厘米
放大镜的焦距为 6,25 厘米。放大镜的焦距为正值，因为放大镜使用…… 凸透镜 又称正透镜。

关于放大镜或放大镜相关问题的示例文章中，可以对这些问题进行更全面的讨论。

显微镜示例问题
一个视力正常的人使用显微镜观察一个物体。物镜的焦距为 20 毫米，目镜的焦距为 30 毫米。如果物镜产生的实像距离观察者 10 厘米，计算当眼睛处于最小调节状态时，显微镜的角放大率。
讨论
已知：
物镜的焦距（f）_ob) = 20 毫米
目镜透镜的焦距（f）_ok) = 30 毫米
物镜像距（s）_ob') = 10 厘米 = 100 毫米
正常眼近点距离 (N) = 25 厘米 = 250 毫米
问： 当眼睛处于最小调节状态时，显微镜的角放大率。
回答 ：
显微镜的总角放大率公式 当眼睛调节能力处于最低水平时：

当眼睛处于最小调节状态时，显微镜的总角放大倍数 (M) 约为 42,0 倍。

关于光学显微镜问题示例的文章中，可以对这些问题进行更全面的讨论。

星空望远镜问题示例
关于这些问题的更完整讨论，请参阅有关星空望远镜问题示例的文章。

关于相机光学仪器的示例问题
关于相机光学仪器相关问题的示例文章中，可以对这些问题进行更全面的讨论。