William Moebs; Samuel J. Ling; Jeff Sanny

Pytania

2.1 Obrazy tworzone przez zwierciadła płaskie

1.

Jakie są różnice pomiędzy obrazem rzeczywistym i pozornym? Czy obraz utworzony przez pojedyncze zwierciadło jest rzeczywisty, czy pozorny?

2.

Czy można zobaczyć obraz pozorny? Uzasadnij swoją odpowiedź.

3.

Czy można sfotografować obraz pozorny?

4.

Czy można wyświetlić obraz pozorny na ekranie?

5.

Czy wyświetlenie obrazu rzeczywistego na ekranie jest konieczne, aby go zobaczyć?

6.

Wymyśl układ zwierciadeł pozwalający zobaczyć tył własnej głowy. Jaka jest minimalna liczba zwierciadeł wymagana do tego zadania?

7.

Jeżeli chcesz zobaczyć całe swoje ciało w lustrze (zwierciadło płaskie), to jak wysokie musi być to lustro? Czy jego rozmiar zależy od twojej odległości od lustra? Wykonaj rysunek.

2.2 Zwierciadła sferyczne

8.

W jakiej odległości zawsze znajduje się obraz: $d_{p}$ , $d_{o}$ , czy $f$ ?

9.

W jakim przypadku obraz będzie znajdował się w ognisku zwierciadła sferycznego?

10.

Co oznacza ujemne powiększenie? Co oznacza powiększenie, którego wartość bezwzględna jest mniejsza niż 1?

11.

Czy obraz może być większy niż przedmiot, nawet gdy jego powiększenie jest ujemne? Uzasadnij.

2.3 Obrazy tworzone przez załamanie promieni światła

12.

Wyprowadź wzór na głębokość pozorną ryby w akwarium, korzystając z prawa Snella.

13.

Korzystając z linijki i kątomierza znajdź obraz tworzony w wyniku załamania światła w wymienionych poniżej przypadkach. Przyjmij, że powierzchnia graniczna jest między szkłem a powietrzem. Użyj współczynnika załamania $1$ dla powietrza i $1,5$ dla szkła. (Wskazówka: Zastosuj prawo Snella).

Punktowy obraz znajduje się na osi wklęsłej powierzchni w odległości od wierzchołka równej ogniskowej.
Punktowy obraz znajduje się na osi wklęsłej powierzchni w odległości od wierzchołka większej niż ogniskowa.
Punktowy obraz znajduje się na osi wypukłej powierzchni w odległości od wierzchołka równej ogniskowej.
Punktowy obraz znajduje się na osi wypukłej powierzchni w odległości od wierzchołka większej niż ogniskowa.
Powtórz sytuacje od (a) do (d) dla punktu znajdującego się poza osią.

2.4 Cienkie soczewki

14.

Można przyjąć, że płasko-równoległy kawałek szkła jest soczewką o nieskończonej ogniskowej. Jeśli tak jest, to gdzie powstaje obraz? Jaka jest relacja pomiędzy $d_{o}$ i $d_{p}$ ?

15.

Gdy ogniskujesz widok na obiekcie, który chcesz sfotografować, dostosowujesz odległość soczewki od filmu lub matrycy. Zakładając, że soczewka aparatu działa jak cienka soczewka, odpowiedz, dlaczego nie może ona pozostawać w stałej odległości od filmu, aby uzyskać ostry obraz przedmiotów znajdujących się zarówno blisko, jak i daleko od aparatu fotograficznego?

16.

Cienka soczewka ma dwa ogniska, po każdej stronie w równych odległościach od środka, i powinna zachowywać się tak samo dla światła padającego z dowolnej strony. Czy soczewki okularów korekcyjnych są cienkimi soczewkami?

17.

Czy ogniskowa soczewki zmieni się, gdy zostanie zanurzona w wodzie? Uzasadnij.

2.5 Oko

18.

Jeżeli z powodu zaćmy soczewka oka zostaje usunięta (zabieg taki wykonywano już w starożytności), to dlaczego przepisuje się w takiej sytuacji okulary z soczewkami o mocy $16 D$ ?

19.

Dlaczego widzisz rozmazany obraz, gdy otwierasz oczy pod wodą? W jaki sposób maska umożliwia wyraźne widzenie?

20.

W ostatnich czasach coraz powszechniejsze stają się zabiegi wymiany zmętniałej soczewki u osób z zaćmą na soczewki sztuczne wszczepiane w ich miejsce. Dobiera się je w taki sposób, aby pacjent dobrze widział przedmioty odległe. Czy osoba po takim zabiegu potrzebuje okularów do czytania? Czy jeśli była krótkowzroczna, jej nowa soczewka będzie mocniejsza czy słabsza od usuniętej?

21.

Jeżeli kształt rogówki ma być zmieniony (można to zrobić operacyjnie lub za pomocą soczewek kontaktowych), aby skorygować krótkowzroczność, to krzywizna rogówki będzie większa czy mniejsza? Uzasadnij.

2.8 Mikroskopy i teleskopy

22.

Optyka geometryczna opisuje oddziaływanie światła z makroskopowymi przedmiotami. Dlaczego więc poprawne jest zastosowanie optyki geometrycznej do analizowania obrazów otrzymanych przy pomocy mikroskopu?

23.

Obraz tworzony przez mikroskop na Ilustracji 2.38 nie może być wyświetlony na ekranie. Czy dodatkowe soczewki lub zwierciadła spowodują, że ten obraz będzie można pokazać na ekranie?

24.

Jak należałoby zmienić położenie okularu względem obiektywu, aby obraz powstający w mikroskopie lub teleskopie mógł być pokazany na ekranie?