I Biotechnologia inż.
Zadania z fizyki; 8. Optyka geometryczna
1. Podać i omówić prawa optyki geometrycznej (odbicia i załamania światła).
2. Podać przykłady konstrukcji geometrycznej obrazów powstałych w zwierciadłach (wypukłe i wklęsłe) i soczewkach (skupiająca i rozpraszająca).
3. Korzystając z zasady Fermata wyprowadzić prawo odbicia i załamania światła.
4.* Wykazać, że promień świetlny przechodzący przez przeźroczystą płytkę płasko-równoległą o grubości d i współczynniku załamania światła n ulega równoległemu odchyleniu od kierunku początkowego
o odległość n 1
x d
α n−
= ⋅ , gdzie α jest małym kątem padania światła na płytkę.
5. Jaką wysokość musi mieć pionowe zwierciadło, aby osoba o wzroście 180cm mogła się w nim zobaczyć cała? Założyć, że oczy znajdują się 10cm poniżej czubka głowy.
6. Omówić podstawowe wielkości fotometryczne.
7. Żarówka elektryczna ma moc P=100W. Wiedząc, że sprawność świetlna żarówki (stosunek strumienia światła wysyłanego przez żarówkę do mocy żarówki) wynosi η =0.1 lm/W, obliczyć światłość żarówki.
Założyć, że żarówka promieniuje równomiernie we wszystkich kierunkach.
8. Nad środkiem stołu na wysokości h1 wisi żarówka, której całkowity strumień światła wynosi Φ. Żarówkę tę obniżono do wysokości h2. Obliczyć wzrost oświetlenia ∆E, środka stołu. Założyć, że strumień światła dawany przez żarówkę jest izotropowy.
9. Nad stołem na wysokości h znajduje się lampa, której światłość wynosi I. Powierzchnia stołu nie jest oświetlona równomiernie. Obliczyć powierzchnię S, na której w każdym jej punkcie oświetlenie wynosi nie mniej niż E’.
10. Żarówka, którą z dobrym przybliżeniem możemy uważać za punktowe i izotropowe źródło światła, znajduje się w odległości l od ekranu. Między żarówką a ekranem, w odległości x od żarówki, umieszczono soczewkę o ogniskowej f ( > − ) tak, że jej oś optyczna pokrywa się z linią przechodzącą przez źródło i prostopadłą do ekranu. Średnica soczewki jest mała w porównaniu z ogniskową f. Pochłanianie światła przez materiał soczewki pomijamy. Ile razy wzrosło oświetlenie na ekranie w punkcie odległym o l od żarówki?
11. Promień krzywizny zwierciadła kulistego wklęsłego wynosi r. W jakiej odległości x od zwierciadła należy umieścić przedmiot, aby ostry obraz na ekranie był p razy powiększony?
12. Udowodnić, że dla zwierciadła kulistego wzór 1/f=1/x+1/y może być przedstawiony w postaci = (wzór Newtona, gdzie x1 i x2 są odpowiednio odległościami przedmiotu i obrazu od ogniska zwierciadła.
13. Wyprowadzić wzór na ogniskową soczewki skupiającej w metodzie Bessela.
14.* Za pomocą soczewki skupiającej otrzymano na ekranie ostry obraz przedmiotu świecącego. Między soczewką i ekranem w odległości l od ekranu ustawiono soczewkę rozpraszającą. Aby otrzymać ostry obraz przedmiotu na ekranie, odsunięto ekran tak, że znalazł się on w odległości d od soczewki rozpraszającej. Ile wynosi ogniskowa f soczewki rozpraszającej?
