Вопросы, страница 151 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

Вопросы

1. Какое свойство собирающей линзы позволяет получать с её помощью плоские изображения предметов?

2. Как связаны размеры изображения с расстоянием от линзы до предмета?

3. Как устроен глаз человека?

4. Какими недостатками обладает глаз человека при близорукости и дальнозоркости?

5. Как эти недостатки исправляются очками?

6. Какое изображение даёт лупа?

1. Какое свойство собирающей линзы позволяет получать с её помощью плоские изображения предметов?

Основное свойство собирающей линзы, позволяющее получать изображения, — это её способность преломлять и собирать (фокусировать) световые лучи, проходящие через неё. Лучи света, идущие от каждой точки предмета, после прохождения через собирающую линзу пересекаются в одной соответствующей точке, формируя изображение. Если пучок параллельных лучей падает на линзу, они собираются в одной точке, называемой фокусом. Для протяжённого предмета каждая его точка испускает лучи, которые линза собирает в соответствующие точки изображения. Совокупность этих точек образует полное изображение предмета. В идеальном случае для плоского предмета, расположенного перпендикулярно главной оптической оси, его изображение также будет плоским и перпендикулярным оси. Это свойство называется стигматизмом (для параксиальных лучей). Таким образом, способность линзы создавать однозначное соответствие между точками объекта и точками изображения и является ключевой.

Ответ: Способность собирающей линзы преломлять и фокусировать световые лучи, исходящие от объекта, в соответствующие точки в плоскости изображения.

2. Как связаны размеры изображения с расстоянием от линзы до предмета?

Размеры изображения, даваемого линзой, напрямую зависят от расстояния от предмета до линзы. Эта зависимость описывается формулой линейного увеличения линзы $\text{G}$. Увеличение — это отношение размера изображения $\text{H}$ к размеру предмета $\text{h}$. Оно также равно отношению расстояния от линзы до изображения $\text{f}$ к расстоянию от линзы до предмета $\text{d}$.

$G = \frac{H}{h} = \frac{f}{d}$

Расстояние до изображения $\text{f}$, в свою очередь, связано с расстоянием до предмета $\text{d}$ и фокусным расстоянием линзы $\text{F}$ через формулу тонкой линзы: $\frac{1}{d} + \frac{1}{f} = \frac{1}{F}$.

Из этих формул следует:

• Если предмет находится далеко от линзы (на расстоянии $d > 2F$), изображение получается действительным, перевёрнутым и уменьшенным. Чем дальше предмет, тем меньше изображение.
• Если предмет находится на двойном фокусном расстоянии ($d = 2F$), изображение получается действительным, перевёрнутым и равным по размеру предмету ($H = h$).
• Если предмет находится между фокусом и двойным фокусом ($F < d < 2F$), изображение получается действительным, перевёрнутым и увеличенным. Чем ближе предмет к фокусу, тем больше изображение.
• Если предмет находится в фокусе ($d=F$), изображение не формируется (лучи выходят из линзы параллельным пучком).
• Если предмет находится между линзой и фокусом ($d < F$), изображение получается мнимым, прямым и увеличенным.

Ответ: В общем случае, для действительного изображения, чем ближе предмет к фокусу собирающей линзы, тем больше размер изображения. При удалении предмета от линзы размер его действительного изображения уменьшается.

3. Как устроен глаз человека?

Глаз человека — это сложный оптический орган, который работает по принципу фотокамеры. Его основные части:

• Роговица — прозрачная внешняя оболочка передней части глаза, которая осуществляет основное преломление света.
• Радужная оболочка — цветная часть глаза, которая, подобно диафрагме, регулирует количество света, попадающего в глаз, изменяя размер зрачка.
• Зрачок — отверстие в центре радужной оболочки, через которое свет проникает внутрь.
• Хрусталик — двояковыпуклая гибкая линза, расположенная за зрачком. Он отвечает за точную фокусировку изображения на сетчатке. Его кривизна может изменяться с помощью ресничной мышцы, что позволяет глазу настраиваться на разное расстояние (аккомодация).
• Сетчатка — светочувствительная внутренняя оболочка глаза, расположенная на его задней стенке. Она содержит фоторецепторы (палочки и колбочки), которые преобразуют световые сигналы в нервные импульсы. Играет роль плёнки или матрицы в фотоаппарате.
• Стекловидное тело — гелеобразное вещество, заполняющее полость глаза за хрусталиком.
• Зрительный нерв — передаёт нервные импульсы от сетчатки в мозг для дальнейшей обработки и формирования зрительного образа.

Оптическая система глаза (роговица и хрусталик) в целом действует как собирающая линза, которая создаёт на сетчатке уменьшенное, действительное и перевёрнутое изображение наблюдаемых предметов.

Ответ: Глаз состоит из оптической системы (роговица и хрусталик), которая фокусирует свет, диафрагмы (радужная оболочка со зрачком), регулирующей световой поток, и светочувствительного экрана (сетчатка), где формируется изображение и преобразуется в нервные импульсы, передаваемые в мозг.

4. Какими недостатками обладает глаз человека при близорукости и дальнозоркости?

Близорукость (миопия) и дальнозоркость (гиперметропия) — это два основных дефекта рефракции глаза.

При близорукости человек хорошо видит близкие предметы, но плохо — удалённые. Недостаток заключается в том, что параллельные лучи света от далёких объектов фокусируются не на сетчатке, а перед ней. В результате на сетчатке получается размытое изображение. Это может быть вызвано либо слишком длинным глазным яблоком, либо слишком сильной преломляющей способностью оптической системы глаза (слишком короткое фокусное расстояние).

При дальнозоркости человек (особенно с возрастом) плохо видит близкие предметы, а иногда и удалённые. Недостаток состоит в том, что параллельные лучи от далёких объектов фокусируются за сетчаткой. Чтобы увидеть удалённые объекты чётко, глазу приходится напрягать ресничную мышцу (аккомодировать), а для рассмотрения близких предметов этого напряжения может не хватать. Причинами могут быть либо слишком короткое глазное яблоко, либо недостаточная преломляющая сила оптической системы глаза (слишком большое фокусное расстояние).

Ответ: При близорукости изображение удалённых предметов фокусируется перед сетчаткой, а при дальнозоркости — за сетчаткой.

5. Как эти недостатки исправляются очками?

Недостатки зрения, такие как близорукость и дальнозоркость, корректируются с помощью очков с линзами определённого типа.

Для исправления близорукости используются очки с рассеивающими (вогнутыми) линзами. Оптическая система близорукого глаза слишком сильная. Рассеивающая линза уменьшает общую оптическую силу системы "линза-глаз". Она слегка расходимым делает пучок лучей, идущий от далёкого объекта, прежде чем он попадёт в глаз. В результате фокус смещается назад и попадает точно на сетчатку, обеспечивая чёткое изображение.

Для исправления дальнозоркости используются очки с собирающими (выпуклыми) линзами. Оптическая система дальнозоркого глаза слишком слабая. Собирающая линза увеличивает общую оптическую силу системы. Она предварительно сближает лучи света, прежде чем они попадут в глаз, помогая хрусталику сфокусировать изображение на сетчатке. Это особенно важно при рассматривании близких объектов.

Ответ: Близорукость исправляется очками с рассеивающими (вогнутыми) линзами, а дальнозоркость — очками с собирающими (выпуклыми) линзами.

6. Какое изображение даёт лупа?

Лупа — это простейший увеличительный прибор, представляющий собой собирающую линзу с коротким фокусным расстоянием. Чтобы использовать лупу для увеличения, рассматриваемый предмет необходимо поместить между линзой и её главным фокусом (то есть на расстоянии от линзы, меньшем её фокусного расстояния).

В этом случае лупа даёт изображение со следующими характеристиками:

• Мнимое — лучи света после прохождения через линзу расходятся, и кажется, что они выходят из точки, где находится изображение. Его нельзя спроецировать на экран.
• Прямое (неперевёрнутое) — изображение ориентировано так же, как и сам предмет.
• Увеличенное — угловые размеры изображения больше, чем угловые размеры самого предмета при наблюдении с того же расстояния.

Ответ: Лупа даёт мнимое, прямое и увеличенное изображение предмета.