Przejdź do treściPrzejdź do informacji o dostępności

Rozdział 2

Pytania

1.

Obraz pozorny nie może być wyświetlony na ekranie. Nie możesz ocenić, czy obraz jest rzeczywisty, czy pozorny na podstawie tego, co widzisz.

3.

Tak, można sfotografować obraz pozorny. Przykładowo, jeśli fotografujesz swoje odbicie w zwierciadle płaskim, otrzymujesz zdjęcie obrazu pozornego. Aparat skupia światło, które wchodzi do obiektywu w celu utworzenia obrazu, niezależnie od tego, czy światło pochodzi od rzeczywistego przedmiotu, czy odbija się od zwierciadła (obraz pozorny).

5.

Nie, możesz zobaczyć obraz rzeczywisty w taki sam sposób jak obraz pozorny. Siatkówka oka pełni skutecznie funkcję ekranu.

7.

Wysokość lustra powinna być równa połowie twojego wzrostu, a jego górna krawędź powinna być na wysokości twoich oczu. Rozmiar nie zależy od twojej odległości od lustra.

9.

Kiedy przedmiot znajduje się w nieskończoności, zob. równanie zwierciadła.

11.

Tak, ujemne powiększenie oznacza tylko, że obraz jest odwrócony, a nie, że jest większy niż przedmiot. Na przykład, jeśli odległość przedmiotu od zwierciadła wklęsłego jest większa niż ogniskowa, a mniejsza niż dwukrotność ogniskowej, wtedy powstaje obraz odwrócony i powiększony.

13.

Odpowiedzi są różne.

15.

Ogniskowa obiektywu (pojedynczej soczewki) jest stała, więc odległość obrazu może zmieniać się tylko w zależności od odległości przedmiotu.

17.

Tak, ogniskowa się zmieni. Z równania soczewki wynika, że ogniskowa zależy od współczynnika załamania światła w ośrodku otaczającym soczewkę. Ponieważ współczynnik załamania dla wody jest inny niż dla powietrza, ogniskowa soczewki zmieni się, gdy zanurzymy ją w wodzie.

20.

Osoba po wymianie soczewki oka będzie potrzebowała okularów do czytania, ponieważ jej mięśnie nie mogą już rozciągać sztucznej soczewki, tak jak robiły to z naturalną. W rezultacie nowa soczewka nie skupia obrazu bliskich przedmiotów. Jeśli osoba była krótkowzroczna, jej nowa soczewka musi mieć mniejszą moc skupiającą niż usunięta soczewka.

22.

Ponieważ mikroskopy tworzą obraz makroskopowy. Dlatego do analizy obrazu można zastosować optykę geometryczną.

24.

Gdy okular odsuniemy od obiektywu, tak by obraz utworzony przez obiektyw powstał w odległości nieco większej niż ogniskowa okularu.

Zadania

26.
28.

Włókno żarówki znajduje się w ognisku dużego zwierciadła i w środku krzywizny małego zwierciadła.

30.

f = R ∕ 2 ⇒ R = + 1,6 ⁢ m f = R ∕ 2 ⇒ R = + 1,6 ⁢ m .

32.

d p = 27,3 ⁢ cm d p = 27,3 ⁢ cm .

34.

1: Zagadnienie dotyczy powstawania obrazu w zwierciadle. Powstaje obraz w lustrze; 2: Wykonaj rysunek. Zilustruj sytuację; 3: Do rozwiązania tego zadania zastosuj równanie cienkiej soczewki; 4: Znajdź f f; 5: Dane: p = 1,5 p=1,5, d p = 0,12 ⁢ m d p = 0,12 ⁢ m ; 6: Konstrukcja biegu promieni nie jest konieczna; 7: Użyj p = − d o ∕ d p p= − d o ∕ d p , d o = − 0,18 ⁢ m d o = − 0,18 ⁢ m . Stąd: f = 0,36 ⁢ m f= 0,36 ⁢ m ; 8: Powstaje obraz pozorny, ponieważ odległość obrazu jest ujemna. Ogniskowa jest dodatnia, a więc zwierciadło jest wklęsłe.

36.

a. Dla zwierciadła wypukłego d o < 0 ⇒ p > 0 d o < 0 ⇒ p > 0 , p = + 0,111 p= + 0,111 ; b. d o = − 0,334 ⁢ cm d o = − 0,334 ⁢ cm (za rogówką); c. f = − 0,376 ⁢ cm f= − 0,376 ⁢ cm , tak więc R = − 0,752 ⁢ cm R= − 0,752 ⁢ cm .

38.

p = h o ∕ h p = − d o ∕ d p = − − d p ∕ d p = d p ∕ d p = 1 ⇒ h o = h p p = h o ∕ h p = − d o ∕ d p = − − d p ∕ d p = d p ∕ d p = 1 ⇒ h o = h p .

40.

p = − 11 p= − 11 , A ′ = 0,11 ⁢ m 2 A ′ = 0,11 ⁢ m 2 , I = 6,82 ⁢ kW ∕ m 2 I= 6,82 ⁢ kW ∕ m 2 .

42.

x 2 ⁢ m = − x 2 ⁢ m − 1 x 2 ⁢ m = − x 2 ⁢ m − 1 ( m = 1 2 3 … m = 1 2 3 … ), x 2 ⁢ m + 1 = b − x 2 ⁢ m x 2 ⁢ m + 1 = b − x 2 ⁢ m ( m = 0 1 2 … m = 0 1 2 … ) dla x 0 = a x 0 =a.

44.

d o = − 55 ⁢ cm d o = − 55 ⁢ cm , p = + 1,8 p= + 1,8 .

46.

d o = − 41 ⁢ cm d o = − 41 ⁢ cm , p = + 1,4 p= + 1,4 .

48.

(Dowód)

50.

a. 1 ∕ d o + 1 ∕ d p = 1 ∕ f ⇒ d o = 3,43 ⁢ m 1 ∕ d o + 1 ∕ d p = 1 ∕ f ⇒ d o = 3,43 ⁢ m ; b. p = − 33,33 p= − 33,33 , zatem 2,4 ⋅ 10 -2 ⁢ m ⋅ 33,33 = 80 ⁢ cm 2,4 ⋅ 10 -2 ⁢ m ⋅ 33,33 = 80 ⁢ cm – wysokość obrazu oraz 3,6 ⋅ 10 -2 ⁢ m ⋅ 33,33 = 120 ⁢ cm 3,6 ⋅ 10 -2 ⁢ m ⋅ 33,33 = 120 ⁢ cm – szerokość obrazu.

52.

a. 1 ∕ d p + 1 ∕ d o = 1 ∕ f 1 ∕ d p + 1 ∕ d o = 1 ∕ f , d o = 5,08 ⁢ cm d o = 5,08 ⁢ cm ; b. p = − 1,695 ⋅ 10 -2 p= − 1,695 ⋅ 10 -2 , zatem maksymalna wysokość wynosi 0,036 ⁢ cm ∕ 1,695 ⋅ 10 -2 = 2,12 ⁢ m ⇒ 100 ⁢ % 0,036 ⁢ cm ∕ 1,695 ⋅ 10 -2 = 2,12 ⁢ m ⇒ 100 ⁢ % ; c. Ustawienie jest dość sensowne, ponieważ w odległości 3 ⁢ m 3⁢m cała osoba zmieści się w kadrze.

54.

a. 1 ∕ d p + 1 ∕ d o = 1 ∕ f ⇒ d p = 2,55 ⁢ m 1 ∕ d p + 1 ∕ d o = 1 ∕ f ⇒ d p = 2,55 ⁢ m ; b. h o ∕ h p = − d o ∕ d p ⇒ h p = 1 ⁢ m h o ∕ h p = − d o ∕ d p ⇒ h p = 1 ⁢ m .

56.

a. Korzystamy z 1 ∕ d p + 1 ∕ d o = 1 ∕ f 1 ∕ d p + 1 ∕ d o = 1 ∕ f , d o = − 56,67 ⁢ cm d o = − 56,67 ⁢ cm . Następnie wyznaczamy powiększenie p = 6,67 p=6,67; b. d o = − 190 ⁢ cm d o = − 190 ⁢ cm i p = + 20 p= + 20 ; c. Powiększenie p p wzrasta gwałtownie, gdy zwiększamy odległość przedmiotu od szkła powiększającego.

58.

1 ∕ d p + 1 ∕ d o = 1 ∕ f 1 ∕ d p + 1 ∕ d o = 1 ∕ f , d o = 1 ∕ 1 ∕ f − 1 ∕ d p d o = 1 ∕ 1 ∕ f − 1 ∕ d p , d o ∕ d p = 6,667 ⋅ 10 -13 = − h o ∕ h p d o ∕ d p = 6,667 ⋅ 10 -13 = − h o ∕ h p , h o = − 0,933 ⁢ mm h o = − 0,933 ⁢ mm .

60.

d o = − 6,7 ⁢ cm d o = − 6,7 ⁢ cm , h o = 4 ⁢ cm h o = 4 ⁢ cm .

62.

83 ⁢ cm 83⁢cm za soczewką skupiającą, p = − 2,3 p= − 2,3 , h o = 6,9 ⁢ cm h o = 6,9 ⁢ cm .

64.

Z = 52 ⁢ D Z= 52 ⁢ D .

66.

h o ∕ h p = − d o ∕ d p ⇒ h o = − h p ⋅ d o ∕ d p = − 3,5 ⁢ mm ⋅ 2 ⁢ cm ∕ 30 ⁢ cm = − 0,233 ⁢ mm h o ∕ h p = − d o ∕ d p ⇒ h o = − h p ⋅ d o ∕ d p = − 3,5 ⁢ mm ⋅ 2 ⁢ cm ∕ 30 ⁢ cm = − 0,233 ⁢ mm .

70.

Zdolność skupiająca przed operacją wynosiła 51 ⁢ D 51⁢D, zatem Z = 1 ∕ d p + 1 ∕ d o ⇒ d p = 1 ⁢ m Z = 1 ∕ d p + 1 ∕ d o ⇒ d p = 1 ⁢ m .

77.

p k = 6 p k =6.

79.

p k = 25 ⁢ cm ∕ L ⋅ 1 + L − l ∕ f p k = 25 ⁢ cm ∕ L ⋅ 1 + L − l ∕ f , L − l = d p L − l = d p , d p = 13 ⁢ cm d p = 13 ⁢ cm .

81.

p k = 2,5 p k =2,5.

83.

p k = − 2,1 p k = − 2,1 .

85.

p k = 25 ⁢ cm ∕ f p k = 25 ⁢ cm ∕ f , p k max = 5 p k max =5.

87.

p k max młoda = 1 + 18 ⁢ cm ∕ f ⇒ f = 18 ⁢ cm ∕ p k max młoda − 1 p k max młoda = 1 + 18 ⁢ cm ∕ f ⇒ f = 18 ⁢ cm ∕ p k max młoda − 1 , p k max starsza = 9,8 p k max starsza =9,8.

89.

a. 1 ∕ d p + 1 ∕ d o = 1 ∕ f ⇒ d o = 4,65 ⁢ cm ⇒ p = − 30 1 ∕ d p + 1 ∕ d o = 1 ∕ f ⇒ d o = 4,65 ⁢ cm ⇒ p = − 30 ; b. p cał = − 240 p cał = − 240 .

91.

a. 1 ∕ d p ob + 1 ∕ d o ob = 1 ∕ f ob ⇒ d o ob = 18,3 ⁢ cm 1 ∕ d p ob + 1 ∕ d o ob = 1 ∕ f ob ⇒ d o ob = 18,3 ⁢ cm za obiektywem; b. p ob = − 60 p ob = − 60 ; c. d p ok = 1,7 ⁢ cm d p ok = 1,7 ⁢ cm , d o ok = − 11,3 ⁢ cm d o ok = − 11,3 ⁢ cm przed okularem; d. p k ok = 13,5 p k ok =13,5; e. p cał = − 810 p cał = − 810 .

93.

p k = − 40 p k = − 40 .

95.

f ob = R ∕ 2 f ob = R ∕ 2 , p k = − 1,67 p k = − 1,67 .

97.

p k = − f ob ∕ f ok p k = − f ob ∕ f ok , f ok = + 10 ⁢ cm f ok = + 10 ⁢ cm .

99.

Odpowiedzi są różne.

101.

12 ⁢ cm 12⁢cm na lewo od zwierciadła, p = 3 ∕ 5 p= 3 ∕ 5 .

103.

27 ⁢ cm 27⁢cm przed zwierciadłem, p = 0,6 p=0,6, h o = 1,76 ⁢ cm h o = 1,76 ⁢ cm , obraz prosty.

105.

Poniższy rysunek przedstawia trzy kolejne obrazy zaczynające się od obrazu Q 1 Q 1 w zwierciadle M 1 M 1 , którego obrazem w zwierciadle M 2 M 2 jest Q 1 2 Q 1 2 , którego obrazem w zwierciadle M 1 M 1 jest rzeczywisty obraz Q 1 2 1 Q 1 2 1 .

107.

5,4 ⁢ cm 5,4⁢cm od osi.

109.

Niech wierzchołek wklęsłego zwierciadła będzie początkiem układu współrzędnych. Obraz 1 znajduje się na − 10 ∕ 3 ⁢ cm − 10 ∕ 3 ⁢ cm ( − 3,3 ⁢ cm − 3,3 ⁢ cm ), a obraz 2 na − 40 ∕ 11 ⁢ cm − 40 ∕ 11 ⁢ cm ( − 3,6 ⁢ cm − 3,6 ⁢ cm ). Obrazy te są przedmiotami dla kolejnych obrazów znajdujących się na − 310 ∕ 83 ⁢ cm − 310 ∕ 83 ⁢ cm ( − 3,7 ⁢ cm − 3,7 ⁢ cm ), − 9340 ∕ 2501 ⁢ cm − 9340 ∕ 2501 ⁢ cm ( − 3,7 ⁢ cm − 3,7 ⁢ cm ), − 140 720 ∕ 37 681 ⁢ cm − 140 720 ∕ 37 681 ⁢ cm ( − 3,7 ⁢ cm − 3,7 ⁢ cm ). Wszystkie pozostałe obrazy znajdują się w przybliżeniu na − 3,7 ⁢ cm − 3,7 ⁢ cm .

111.
113.
115.

− 5 ⁢ D − 5 ⁢ D .

117.

11 11.

Zadania dodatkowe

119.

a.


b.


c.


d. Podobnie jak w przypadku poprzedniego rysunku, ale punkt P P znajduje się dalej niż ogniskowa; e. Powtórz (a)–(d) dla punktowego przedmiotu znajdującego się poza osią optyczną. Dla punktowego przedmiotu umieszczonego poza osią optyczną naprzeciwko wklęsłego zwierciadła – odpowiednio (a) i (b); przypadek zwierciadła wypukłego pozostawiono jako ćwiczenie.

121.

d o = − 10 ∕ 3 ⁢ cm d o = − 10 ∕ 3 ⁢ cm , h o = 2 ⁢ cm h o = 2 ⁢ cm , nieodwrócony.

123.

(Dowód)

125.

Trójkąty B ⁢ A ⁢ O B⁢A⁢O i B 1 ⁢ A 1 ⁢ O B 1 ⁢ A 1 ⁢O są trójkątami podobnymi. Wobec tego A 1 ⁢ B 1 ∕ A ⁢ B = d o ∕ d p A 1 ⁢ B 1 ∕ A ⁢ B = d o ∕ d p . Trójkąty N ⁢ O ⁢ F N⁢O⁢F i B 1 ⁢ A 1 ⁢ F B 1 ⁢ A 1 ⁢F są trójkątami podobnymi. Zatem N ⁢ O ∕ f = A 1 ⁢ B 1 ∕ d o − f N ⁢ O ∕ f = A 1 ⁢ B 1 ∕ d o − f . Dla N ⁢ O = A ⁢ B N ⁢ O = A ⁢ B otrzymujemy A ⁢ B ∕ f = A 1 ⁢ B 1 ∕ d o − f A ⁢ B ∕ f = A 1 ⁢ B 1 ∕ d o − f , czyli A ⁢ B ∕ A 1 ⁢ B 1 = f ∕ d o − f A ⁢ B ∕ A 1 ⁢ B 1 = f ∕ d o − f . Odwrócenie tego równania daje wyrażenie A 1 ⁢ B 1 ∕ A ⁢ B = d o − f ∕ f A 1 ⁢ B 1 ∕ A ⁢ B = d o − f ∕ f . Przyrównawszy te dwa wyrażenia, otrzymujemy d o ∕ d p = d o − f ∕ f d o ∕ d p = d o − f ∕ f . Podzieliwszy obustronnie przez d o d o , otrzymujemy 1 ∕ d p = 1 ∕ f − 1 ∕ d o 1 ∕ d p = 1 ∕ f − 1 ∕ d o , czyli 1 ∕ d p + 1 ∕ d o = 1 ∕ f 1 ∕ d p + 1 ∕ d o = 1 ∕ f .

127.

70 ⁢ cm 70⁢cm.

129.

Płaskie zwierciadło ma ognisko w nieskończoności, a więc d o = − d p d o = − d p . Całkowita odległość pozorna od mężczyzny do obrazu w lustrze będzie sumą odległości mężczyzny od lustra i odległości obrazu: d p + − d o = 2 ⁢ d p d p + − d o = 2 ⁢ d p . Jeśli ta odległość ma być mniejsza niż 20 ⁢ cm 20⁢cm, to mężczyzna powinien stanąć w odległości d p = 10 ⁢ cm d p = 10 ⁢ cm .

131.

Chcemy, aby d p = 25 ⁢ cm − 2,2 ⁢ cm = 0,228 ⁢ m d p = 25 ⁢ cm − 2,2 ⁢ cm = 0,228 ⁢ m . Jeśli x x jest odległością punktu bliży, to d o = − x − 0,022 ⁢ m d o = − x − 0,022 ⁢ m . Wówczas Z = 1 ∕ d p + 1 ∕ d o = 1 ∕ 0,228 ⁢ m + 1 ∕ x − 0,022 ⁢ m Z= 1 ∕ d p + 1 ∕ d o = 1 ∕ 0,228 ⁢ m + 1 ∕ x − 0,022 ⁢ m . Po podstawieniu Z = 0,75 ⁢ D Z= 0,75 ⁢ D otrzymujemy x = 0,253 ⁢ m x= 0,253 ⁢ m , a więc punkt bliży znajduje się w odległości 25,3 ⁢ cm 25,3⁢cm.

133.

Zakładając, że soczewka znajduje się w odległości 2 ⁢ cm 2⁢cm od oka chłopca, odległość obrazu wynosi d o = − 500 ⁢ cm − 2 ⁢ cm = − 498 ⁢ cm d o = − 500 ⁢ cm − 2 ⁢ cm = − 498 ⁢ cm . Dla wszystkich skończonych odległości przedmiotu wymagana zdolność skupiająca wynosi Z = 1 ∕ d o = − 0,2 ⁢ D Z= 1 ∕ d o = − 0,2 ⁢ D . Zatem soczewka o zdolności skupiającej − 4 ⁢ D − 4 ⁢ D aż nadto wystarczy, aby skorygować krótkowzroczność u tego chłopca.

135.

87 ⁢ µm 87⁢µm.

137.

Zastosuj zależność p cał = − d o ob ⁢ f ok + 25 ⁢ cm ∕ f ob ⁢ f ok p cał = − d o ob ⁢ f ok + 25 ⁢ cm ∕ f ob ⁢ f ok . Odległość obrazu dla obiektywu wynosi d o ob = − p cał ⁢ f ob ⁢ f ok ∕ f ok + 25 ⁢ cm d o ob = − p cał ⁢ f ob ⁢ f ok ∕ f ok + 25 ⁢ cm . Podstawiwszy f ob = 3 ⁢ cm f ob = 3 ⁢ cm , f ok = 10 ⁢ cm f ok = 10 ⁢ cm oraz p cał = − 10 p cał = − 10 , otrzymujemy d o ob = 8,6 ⁢ cm d o ob = 8,6 ⁢ cm . Chcemy, aby obiektyw utworzył obraz w ognisku okularu, ponieważ wtedy oko zobaczy łatwy do obserwacji obraz w nieskończoności. Zatem, odległość d d pomiędzy soczewkami powinna wynosić d = f ok + d o ob = 10 ⁢ cm + 8,6 ⁢ cm ≈ 19 ⁢ cm d = f ok + d o ob = 10 ⁢ cm + 8,6 ⁢ cm ≈ 19 ⁢ cm .

139.

a. Ogniskowa soczewek korekcyjnych wynosi f k = − 80 ⁢ cm f k = − 80 ⁢ cm ; b. − 1,25 ⁢ D − 1,25 ⁢ D .

141.

2 ⋅ 10 16 ⁢ km 2 ⋅ 10 16 ⁢km.

143.

10 5 ⁢ m 10 5 ⁢m.

Cytowanie i udostępnianie
Ponowne wykorzystanie i redystrybucja tej treści w formacie cyfrowym lub drukowanym:
  • Ten podręcznik nie może być wykorzystywany do trenowania dużych modeli językowych ani w żaden inny sposób przetwarzany przez duże modele językowe lub rozwiązania generatywnej sztucznej inteligencji bez uprzedniej pisemnej zgody OpenStax Poland.
  • Ten podręcznik jest wydany na licencji Uznanie autorstwa (CC BY), co oznacza, że możesz ponownie wykorzystywać i modyfikować materiał wyłącznie w celach niekomercyjnych, musisz uznać autorstwo OpenStax Poland oraz musisz rozpowszechniać wszelkie utwory zależne na tej samej licencji.
  • Jakikolwiek komercyjny druk tego podręcznika, w tym z wykorzystaniem lokalnej lub niestandardowej drukarni, wymaga zgody OpenStax Poland oraz podania odpowiedniego cytowania.
  • Obrazy, aktywności, testy i podobne elementy tego podręcznika objęte prawami autorskimi OpenStax Poland podlegają tej samej licencji – CC-BY-NC-SA. Mogą być wykorzystywane w celach niekomercyjnych z uznaniem autorstwa. Użycie komercyjne wymaga zgody.
  • Prośby o zgodę: Każdy, kto zamierza włączyć tę treść (w tym tekst, obrazy i inne elementy) do dużych modeli językowych, wykorzystać ją w rozwiązaniach opartych na sztucznej inteligencji, użyć jej komercyjnie (w tym w druku) i/lub ma pytania dotyczące innego przypadku użycia, może skorzystać z naszego formularza wniosku o ponowne wykorzystanie.
Cytowanie i udostępnienia
  • Jeśli rozpowszechniasz tę książkę w formie drukowanej w celach niekomercyjnych, umieść na każdej jej kartce informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-3/pages/1-wstep
  • Jeśli rozpowszechniasz całą książkę lub jej fragment w formacie cyfrowym w celach niekomercyjnych, dla każdej strony zawierającej treści OpenStax musisz udostępnić utwór zależny na tej samej licencji CC-BY-NC-SA co oryginał oraz na każdym widoku strony umieścić informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-3/pages/1-wstep
Cytowanie

Poniższe informacje zawierają dane potrzebne do utworzenia cytowania w większości głównych stylów (APA, MLA itp.); musisz przeformatować i zorganizować te informacje zgodnie z wymaganiami danego stylu. Jeśli chcesz zacytować tę książkę, skorzystaj z dostępnych narzędzi do tworzenia wpisów bibliograficznych, jak np.: ten.

© 21 wrz 2022 OpenStax Poland. Treść książki została wytworzona przez OpenStax na licencji Uznanie autorstwa (CC BY). Nazwa OpenStax Poland i OpenStax, logo OpenStax Poland i OpenStax, okładki OpenStax Poland iOpenStax, nazwa OpenStax CNX oraz OpenStax CNX logo, jak również nazwa i logo Rice University oraz powiązane znaki towarowe i słowne, nie podlegają licencji Creative Commons i wykorzystanie ich jest dozwolone wyłącznie na mocy uprzedniego pisemnego upoważnienia przez Rice University.