Якісні задачі з геометричної оптики
1 Якою видається площа кімнати розміром а×b, якщо вона має дві дзеркальні стіни?
2 Чому утворюється декілька зображень свічки (див. світлину)?
3 Як зміниться фокусна відстань сферичного дзеркала при нагріванні? Чому?
4 Чи є обмеження у швидкості предмета та його зображенні у сферичних дзеркалах?
5 Які з оточуючих нас предметів дають зображення у фокусі вгнутого дзеркала?
6 Чи може зображення предмета бути одночасно дійсним та уявним?
7 Точка рухається з нескінченності вздовж осі вгнутого дзеркала, наближаючись до нього. Чи суміщується вона зі своїм дійсним і уявним зображеннями в певних точках головної оптичної осі?
8 Яким повинен бути предмет, щоб за допомогою опуклого дзеркала дістати його дійсне зображення на екрані?
9 Накресліть графік залежності швидкості руху зображення предмета від його відстані до вгнутого дзеркала, якщо предмет із сталою швидкістю наближається вздовж осі до полюса дзеркала.
10 Чи може збільшення кута падіння в к раз супроводжуватись таким самим збільшенням кута заломлення?
11 Чи може кут між відбитим і заломленим променем при переході з повітря в оптично більш густе середовище бути меншим за 90˚ або дорівнювати 180˚.
12 Чи змінюватиметься кут «злому» лінійки, частково зануреної в рідину, внаслідок підвищення температури рідини?
13 Внаслідок заломлення пучку світла на межі повітря – скло напрям його поширення змінився на кут α. Чи зміниться цей кут, якщо на поверхню скла налити шар води ?
14 Чи зміниться видиме положення зірок на небосхилі при повному зникненні повітря?
15 Що ефективніше застосовувати, щоб змінити на 90˚ напрям поширення пучка променів: а) звичайне плоске дзеркало; б) призму повного відбивання?
16 У природі спостерігаються міражі – зображення із збільшенням віддалених за горизонт предметів. Як можна пояснити появу цих зображень на фоні неба?
17 Чи можливо отримати лінзу, відрізаючи площиною частину: а) скляної сфери; б) скляного циліндра?
18 В яких умовах двоопукла скляна лінза з показником заломлення n = 1,66 стане розсіювальною з F<0?
19 Як вплине на фокусну відстань лінзи підвищення її температури?
20 Склали разом тонкі лінзи з фокусними відстанями 5см та -4см. Чи отримаємо в такий спосіб лінзу з фокусною відстанню F = 5см – 4см = +1см?
21 Чи можливо побачити уявне зображення і сфотографувати його на екрані?
22 Яка найменша відстань між предметом та його дійсним зображенням у лінзі?
23 Чи може поперечне збільшення предмета лінзою досягнути нескінченості?
24 Чи завжди збільшується розмір зображення предмета при наближенні його до а) збиральної лінзи; б) розсіювальної лінзи?
25 Як зміниться зображення свічки на вертикальному екрані, якщо без зміни положення свічки і лінзи: а) видалити нижню половину лінзи; б) видалити праву чи ліву половину лінзи?
26 Відстань від предмета до розсіювальної лінзи у к раз більша за модуль її фокусної відстані. У скільки разів зображення менше за розміри предмета?
27 Яке співвідношення між коефіцієнтами поперечного і поздовжнього збільшення лінзою зображення тонкого предмета?
28 Зображення предмета збільшене однією лінзою в β1 раз, а другою – в β2 раз. Яка формула вірна для загального збільшення: β1• β2 чи β1 + β2?
29 Яка людина – короткозора чи далекозора – розрізнить дрібніші деталі годинникового механізму?
30 У якому випадку оптична сила нашого ока більша – при спостереженні за Місяцем, чи при читанні підручника з фізики?
31 Який недолік ока людини – далекозорість чи короткозорість – може зникнути у похилому віці?
32 У якому випадку око дужче втомлюється при тривалій роботі – при його максимальній оптичній силі чи при мінімальній?
33 У кого – риби чи птаха – за однакових геометричних розмірів більша оптична сила ока?
34 Яка з двох формул для кутового збільшення лупи – β = do/F чи β = 1 + do/F , де do – відстань найкращого бачення, а F – фокусна відстань лупи, - відповідає умовам застосування лупи для читання дрібного тексту?
35 Яке з природних джерел світла утворює у нашому оці нерухоме зображення навіть рухомих предметів?
36 Які з однакових предметів - яскраво-білі чи темного забарвлення - здаються нам більшими?
37 У трубі Кеплера окуляр замінили на розсіювальну лінзу з такою самою фокусною відстанню. Як зміняться параметри приладу і зображення в ньому?
38 Порівняйте освітленості зображення Сонця, одержаних за допомогою лінз, фокусні відстані яких становлять F1 та F2 = 2 F1 ?
39 Яка вода – прозора чи непрозора – більше нагріватиметься потоком світла?
40 Який одяг – темний чи світлий – доцільніший у пустелі?
Відповіді:
1 4ab, або ∞.
До задачі 2
3 F зросте.
4 v<c для предмета, у зображення обмежень немає.
5 Зорі, планети, галактики.
6 Так.
7
Так; так.
8 Уявним.
До задачі 9
10 Ні.
11 Так; так.
12 Зменшуватиметься.
13 Ні, оскільки він визначається відношенням показників заломлення першого та останнього середовища.
14 Так.
15 Призму, менше втрат.
16 Таке явище можливе, коли в атмосфері над шаром холодного повітря виявляється шар теплішого з меншим показником заломлення.
17 а) так, сферична лінза;
б) так, циліндрична лінза, котра збирає паралельний пучок світла в лінію.
18 У середовищі з n>1,66.
19 Фокус збільшується, оскільки радіус поверхонь зростає, а показник заломлення матеріалу лінзи зменшується.
20 Ні, F = -20см.
21 Так.
22 4F.
23 Так, предмет у фокальній площині.
24 Ні; так.
25 а) Зображення буде менш яскравим;
б) чіткого зображення не буде, оскільки оптична сила зменшиться вдвічі.
26
У к+1 раз.
27 Поздовжнє збільшення дорівнює квадрату поперечного.
Схема утворення міражів.
28 β1• β2
29 Короткозора.
30 Книжки.
31 Невелика короткозорість.
32 Максимальній.
33 У риби.
34 1 + do/F
35 Блискавка.
36 Білі.
37 У трубі Галілея зображення пряме, а у трубі Кеплера – перевернуте; зміниться розмір зорової труби.
38 Довгофокусна лінза дає у 4 рази меншу освітленість, при однакових розмірах лінз.
39 Непрозора.
40 Взимку – темний, влітку – світлий.
ЗАВДАННЯ: законспектувати матеріал, розглянути розв’язки задач, розв’язати якісні задачі, виконати презентації (реферати) на теми:
Волоконна оптика.
Атмосферна рефракція. Міражі.
ФОРМА КОНТРОЛЮ: перевірка конспекту самостійної роботи, виконання завдань.
ВИКЛАДАЧ – Марінець І.С.
ЛІТЕРАТУРА
Бушок Г.Ф.Курс фізики. Кн.1. Фізичні основи механіки. Молекулярна фізика і термодинаміка / Г.Ф. Бушок, Є.Ф. Венгер. – К.: Вища школа, 2002. – 375 с.
Бушок Г.Ф. Курс фізики. Кн.2. Електрика і магнетизм / Г.Ф. Бушок, Є.Ф. Венгер. – К.: Вища школа, 2003. – 278 с.
Бушок Г.Ф. Курс фізики. Кн.3. Оптика. Фізика атома та атомного ядра / Г.Ф. Бушок, Є.Ф. Венгер. – К.: Вища школа, 2003. – 311 с.
Куліш В.В. Фізика для інженерних спеціальностей. Кредитно-модульна система: Навч.посібник. Частина 1 / В.В.Куліш, А.М.Соловйов, О.Я. Кузнєцова, В.М. Кулішенко. - К.: НАУ, 2004. - 456 с.
Куліш В.В. Фізика для інженерних спеціальностей. Кредитно-модульна система: Навч.посібник. У 2ч. Частина 2 / В.В.Куліш, А.М.Соловйов, О.Я. Кузнєцова, В.М. Кулішенко. - К.: НАУ, 2005. -380 с.
Кучерук І.М. Загальний курс фізики. У трьох томах. Т. 1. Механіка. Молекулярна фізика і термодинаміка / І.М.Кучерук, І.Т Горбачук, П.П. Луцик. – К.: Техніка, 2006. – 532 с.
Кучерук І.М. Загальний курс фізики. У трьох томах. Т. 2. Електрика і магнетизм / І.М.Кучерук, І.Т Горбачук, П.П. Луцик. – К.: Техніка, 2006. – 452 с.
Кучерук І.М. Загальний курс фізики. У трьох томах. Т. 3. Оптика. Квантова фізика / І.М.Кучерук, І.Т Горбачук. – К.: Техніка, 2006. – 518 с.