Fragenbank: Geometrische Optik: Optische Instrumente

Ein Fotografie-Student lernt über Kameraobjektive und wie optische Instrumente funktionieren. Er erhält ein Konvergenzobjektiv mit einer Brennweite von 20 cm und eine Kamera, deren minimale Fokussierdistanz 15 cm beträgt. (a) Wie groß muss der Abstand zwischen dem Objektiv und der Kamera sein, damit das Bild scharf ist? (b) Wenn er das Objektiv durch ein anderes mit einer Brennweite von 30 cm ersetzt, welche Anpassungen muss er am Abstand zwischen dem Objektiv und der Kamera vornehmen? (c) Vergleichen Sie die Vor- und Nachteile der Verwendung von Objektiven mit unterschiedlichen Brennweiten in einem optischen Instrument wie einer Kamera.

Ein Amateurastronom möchte einen neuen Typ von Teleskop bauen, um Sterne zu beobachten. Er plant, einen konkaven Spiegel mit einem Krümmungsradius von 15 cm und einer Okularvergrößerung von 5x zu verwenden. Damit ein Beobachter ein scharfes Bild im Unendlichen sehen kann, muss das Okular an dem Punkt positioniert werden, an dem das Bild, das vom Spiegel erzeugt wird, lokalisiert ist. Unter der Annahme, dass die Brennweite eines sphärischen Spiegels die Hälfte seines Krümmungsradius ist und dass die maximale winkelmäßige Vergrößerung für ein komfortables Beobachten 5 Grad beträgt, berechne: (1) die Brennweite des konkaven Spiegels und die Entfernung vom Spiegel zum erzeugten Bild. (2) Bestimme basierend auf der vorherigen Berechnung den Abstand zwischen dem Spiegel und dem Okular, damit das Bild scharf beobachtet werden kann.

Ein Refraktorteleskop besteht aus zwei konvergierenden Linsen, einer Objektivlinse mit einer Brennweite von 150 cm und einer Okularlinse mit einer Brennweite von 10 cm. Wenn ein Beobachter dieses Teleskop verwendet, um ein weit entferntes Objekt zu beobachten, ohne die Schärfe des Bildes zu beeinträchtigen, und die maximal verfügbare Anzeigearea im Teleskop nutzt, wie groß ist der Abstand zwischen der Objektiv- und der Okularlinse?

Maria hat gerade ein zusammengesetztes Lichtmikroskop gekauft, um Details von biologischen Proben zu beobachten. Dieses Mikroskop hat zwei konvergente Linsen, die Objektivlinse und die Okularlinse, jede mit ihren jeweiligen Brennweiten, und einen Abstand zwischen ihnen, der als Tubus bekannt ist. Angenommen, Maria möchte einen Objektträger mit Zellen beobachten und eine Gesam VERGRÖßERUNG von 200-fach erreichen. (1) Bestimmen Sie die Brennweite der Objektivlinse, wobei die vorhandene Okularlinse des Mikroskops eine Brennweite von 2,5 cm hat und der Abstand zwischen der Objektiv- und der Okularlinse 18 cm beträgt. (2) Berechnen Sie den Abstand zwischen der Objektivlinse und dem Objektträger mit den Zellen, damit das System ein scharfes Bild erzeugt. (3) Angenommen, der Objektträger wird um 1 mm in Richtung der Objektivlinse verschoben. Verwenden Sie die Formel der dünnen Linse, um die notwendige Verschiebung der Okularlinse zu schätzen, um das Bild scharf zu halten.

Ein astronomisches Teleskop ist ein optisches Gerät, das verwendet wird, um den Nachthimmel zu beobachten. Es besteht aus Linsen und Spiegeln, die die Größe der Himmelsobjekte vergrößern und eine bessere Sicht auf die Sterne ermöglichen. Welches dieser Geräte kann zusammen mit einem Teleskop verwendet werden, um während der Beobachtungen genauere Ergebnisse zu erzielen?