Измервания на величини в оптиката
В оптиката мерим ъгли на падане и пречупване, фокусни разстояния на лещи, дължини на вълната и осветеност. Показателят на пречупване се намира от закона на Снелиус по измерените ъгли. Фокусното разстояние на събирателна леща определяме, като получим на екран ясен образ и измерим разстоянията до предмета и образа. Дължината на вълната се измерва с дифракционна решетка.
Какво да запомним
- Показател на пречупване: n = sin α / sin β.
- Фокусно разстояние: 1/f = 1/d + 1/d'; за далечен предмет образът е във фокуса.
- Дифракционна решетка: λ = d·sin θ / k.
- Осветеността се мери с луксметър, в луксове (lx).
- Ъглите се мерят от нормалата към повърхността.
Пример
Ясният образ на свещ е на 40 cm от лещата, а свещта е на 40 cm от нея. Тогава 1/f = 1/40 + 1/40, f = 20 cm.
Проверете се: 15 въпроса
Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.
С какъв уред се измерва осветеността?
- Луксметър
- Динамометър
- Манометър
- Омметър
Отговор: Луксметър
Осветеността се мери с луксметър, а единицата ѝ е лукс (lx).
Ясен образ на много далечен предмет се получава на екран на 20 cm зад събирателна леща. Колко е фокусното ѝ разстояние?
- 10 cm
- 20 cm
- 40 cm
- 5 cm
Отговор: 20 cm
Лъчите от далечен предмет са почти успоредни и се събират във фокуса, затова f = 20 cm.
Лъч пада от въздух на стъкло под ъгъл 60°, а ъгълът на пречупване е 30°. Какъв е показателят на пречупване на стъклото?
- 2
- 0,58
- ≈ 1,41
- ≈ 1,73
Отговор: ≈ 1,73
n = sin 60° / sin 30° = 0,866/0,5 ≈ 1,73.
Предмет е на 30 cm от събирателна леща, а ясният му образ на екрана е на 60 cm от нея. Колко е фокусното разстояние?
- 20 cm
- 45 cm
- 90 cm
- 30 cm
Отговор: 20 cm
1/f = 1/30 + 1/60 = 3/60, откъдето f = 20 cm.
Дифракционна решетка има 500 черти на 1 mm. Максимумът от първи порядък се вижда под ъгъл, за който sin θ ≈ 0,30. Каква е дължината на вълната?
- 300 nm
- 600 nm
- 1200 nm
- 150 nm
Отговор: 600 nm
Периодът е d = 1/500 mm = 2 μm, λ = d·sin θ = 2000 nm · 0,30 = 600 nm.
В какви единици се измерва осветеността?
- Кандела (cd)
- Ват (W)
- Лукс (lx)
- Диоптър (dpt)
Отговор: Лукс (lx)
Осветеността е светлинен поток на единица площ: 1 lx = 1 lm/m2.
От коя линия се измерват ъглите на падане и пречупване?
- От повърхността
- От хоризонта
- От оптичната ос
- От нормалата
Отговор: От нормалата
Нормалата е перпендикулярът към граничната повърхност в точката на падане.
С какъв уред се измерват ъглите в опит с пречупване на светлината?
- Транспортир
- Шублер
- Луксметър
- Микрометър
Отговор: Транспортир
Транспортирът (или оптичен диск със скала) показва ъглите в градуси.
Каква е оптичната сила на леща с фокусно разстояние 0,5 m?
- 0,5 dpt
- 2 dpt
- 5 dpt
- 50 dpt
Отговор: 2 dpt
D = 1/f = 1/0,5 = 2 dpt.
Как се изменя осветеността, ако разстоянието до точков източник се удвои?
- Намалява 2 пъти
- Не се изменя
- Намалява 4 пъти
- Увеличава се 2 пъти
Отговор: Намалява 4 пъти
Осветеността от точков източник е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието.
При пречупване от въздух в стъкло какъв е ъгълът на пречупване спрямо ъгъла на падане?
- По-голям
- Равен
- Винаги 90°
- По-малък
Отговор: По-малък
Стъклото е оптически по-плътно, затова лъчът се приближава до нормалата.
Свещ е на 25 cm от събирателна леща, а ясният ѝ образ е на 100 cm от лещата. Каква е оптичната сила на лещата?
- 5 dpt
- 4 dpt
- 20 dpt
- 1,25 dpt
Отговор: 5 dpt
1/f = 1/25 + 1/100 = 5/100, f = 20 cm = 0,2 m, D = 5 dpt.
Предметът е на 20 cm от лещата, а ясният му образ на екрана е на 60 cm. Какво е линейното увеличение?
- 0,33
- 3
- 40
- 1,5
Отговор: 3
Γ = d'/d = 60/20 = 3.
Дифракционна решетка има период 2 μm. Под какъв ъгъл се вижда максимумът от втори порядък при λ = 500 nm?
- 15°
- 60°
- 30°
- 45°
Отговор: 30°
sin θ = kλ/d = 2·0,5/2 = 0,5, θ = 30°.
Граничният ъгъл на пълно вътрешно отражение за стъкло е измерен 42° (sin 42° ≈ 0,67). Какъв е показателят на пречупване?
- ≈ 0,67
- ≈ 1,33
- ≈ 2,0
- ≈ 1,5
Отговор: ≈ 1,5
n = 1/sin αгр = 1/0,67 ≈ 1,5.