บทที่ 11 แสงและทัศนอุปกรณ์...
Transcript of บทที่ 11 แสงและทัศนอุปกรณ์...
http://www.pec9.com Physics บทท 11 แสงและทศนอปกรณ
1
เฉลยตะลยขอสอบเขามหาวทยาล ย บทท 11 แสงและทศนอปกรณ
1. ตอบขอ 2. แนวคด เนองจากภาพทเกดเปนภาพจรงหว
กลบอยดานหนาทศนอปกรณ แสดงวา ทศนอปกรณนตองเปนกระจกเวาแนนอน
2. ตอบขอ 1. แนวคด ภาพทเกดจากกระจกนน จะเปน ภาพเสมอนหวตงขนาดเลกกวาวตถ เสมอ ดงนนภาพทมองเหนในเสา
กลมจงเปนภาพทผอมลงและยนหว ตงขน
3. ตอบขอ 4. แนวคด เสาสเตนเลสกลม ท าหนาทเปนกระโคงนนแนวนอน เมอยนสองจะเกดภาพเสมอน หวตงขนาดเลกลง (ผอมลง) กวาตวจรง แตในแนวดงกระจกไมโคง ดงนนความสงแนวดง จงเทาเดมไมเปลยนแปลง
4. ตอบขอ 4. แนวคด โจทยบอก m = –4 ( ใชคาเปนลบ เพราะเปนหวตงคอเปนภาพเสมอน ) , s = 30 cm , f = ? จาก m = f s
f
จะได –4 = f 30
f
– 4 ( 30 – f ) = f –120 + 4 f = f 3 f = 120 f = + 40 เซนตเมตร
นนคอความยาวโฟกสของกระจกเวาบานนมคาเทากบ 40 เซนตเมตร
วตถ
ภาพจรง
F O C
วตถ ภาพ
http://www.pec9.com Physics บทท 11 แสงและทศนอปกรณ
2
5. ตอบขอ 4. แนวคด โจทยบอก m = + 2.5 ( ใชคาเปนบวกเพราะเปนภาพจรง ) , s = ? และ f = 2
R = 235 = + 17.5 ซม. ( ใชคาเปนบวกเพราะเปนกระจกเวา )
จาก m = f sf
จะได 2.5 = 17.5 s
17.5
s – 17.5 = 2.5
17.5 s = 24.5 เซนตเมตร
นนคอวตถอยหางจากกระจกเปนระยะ 24.5 เซนตเมตร
6. ตอบขอ 1. แนวคด โจทยบอก f = +4 ซม. ( ใชคาเปนบวกเพราะเปนกระจกเวา ) , s = 2 ซม. , y = ? y = –2 ซม. ( วตถอยใกลกวาจดโฟกสจะเกดภาพเสมอน จงตองใชคา y เปนลบ )
จาก m = f s f
( แทนคา m = yy )
จะได yy = f s f
y2 = 4 24
(–2)(–2) = 4 y y = 1.00 เซนตเมตร
นนคอวตถนมความสง 1.00 เซนตเมตร
7. ตอบขอ 3.
แนวคด โจทยบอก s = R , f = 2R , s = ?
จาก f1 = s1 + s
1
จะได ) 2R / (1 = R
1 + s1
R2 = R1 +
s1
R2 – R1 =
s1
f R
s = R
http://www.pec9.com Physics บทท 11 แสงและทศนอปกรณ
3
R1 =
s1
s = + R นนคอเกดภาพจรงหวกลบ ทจดศนยกลางความโคงหนากระจก
8. ตอบขอ 4. แนวคด โจทยบอก แสงเดนทางเคลอนทจากอากาศไปยงแกว
โดย อากาศ = 525 นาโนเมตร , nแกว = 1.5 , nอากาศ = 1 , แกว = ?
จาก 2 1
= 1n2n
จะได แกวอากาศ
= อากาศ
แกวnn
แกว525 = 1
1.5
แกว = 350 นาโนเมตร
9. ตอบขอ 4. แนวคด โจทยบอกแสงเดนทางจากตวกลาง A ไปยงตวกลาง B โดย nA = 1.5 , A = 500 นาโนเมตร nB = ? , B = 450 นาโนเมตร
จาก 2 1
= 1n2n
จะได BA
= A
Bnn
450500 = 1.5
nB
nB = 1.67
http://www.pec9.com Physics บทท 11 แสงและทศนอปกรณ
4
10. ตอบขอ 3. แนวคด โจทยบอกขอมลดงรป
จาก 2 1
= 1n2n
จะได o = 1
n
o = n
นนคอ o มคาเปน n เทาของ
11. ตอบขอ 2. แนวคด โจทยบอก fเสนใย = 5 x1014 Hz , เสนใย = 4.5 x 10–7 ม. , nเสนใย = ?
ขนท 1 หาความเรวแสงในเสนใย จาก vเสนใย = f = (5 x 1014) (4.5 x 10–7) = 2.25 x 108 เมตร/วนาท
ขนท 2 หา nเสนใย โดย nอากาศ = 1 , nเสนใย = ?
vอากาศ = 3 x 108 m/s , vเสนใย = 2.25 x 108 m/s
จาก 2v1v = 1n2n
จะได อากาศเสนใยv
v =
เสนใยอากาศn
n
810x 3810x 2.25 =
เสนใยn 1
nเสนใย = 1.33
ในอากาศ n1 = 1 1= o
ในตวกลาง n2 = n 2 =
http://www.pec9.com Physics บทท 11 แสงและทศนอปกรณ
5
12. ตอบขอ 2. แนวคด โจทยบอกแสงเดนทางจากอากาศผานแกวไปยงของเหลว
ขอนใหคดเฉพาะตวกลางแรก (อากาศ) เทยบกบตวกลางสดทาย (ของเหลว) เทานน จากรปจะได อากาศ = 30o , nอากาศ = 1 , ของเหลว = ? , nของเหลว = 1.25
จาก 2sin 1sin θ
θ = 1n2n
จะได ของเหลวอากาศ
sin sin θ
θ = อากาศของเหลวn
n
ของเหลวsin
o30sin θ
= 11.25
1.25o30sin = sin ของเหลว
1.250.50 = sin ของเหลว
sin ของเหลว = 0.4 ของเหลว = arcsin 0.4
นนคอมมทแสงหกเหทรอยตอระหวางผวแกวกบของเหลวเทากบ arcsin 0.4
30o
อากาศ
แกว
ของเหลว
ของเหลว
http://www.pec9.com Physics บทท 11 แสงและทศนอปกรณ
6
13. ตอบขอ 5. แนวคด เนองจากตอนแรกสดและตอนสดทายแสงอยในอากาศเหมอนกน ในตวกลาง เดยวกน ความหนาแนนเทากน แสงจะมความยาวคลนเทากน ดงนนสดทายแสงจงมความ ยาวคลนเปน เทากบตอนแรก
14. ตอบขอ 3. แนวคด ขอนแสงเคลอนทจากแกวไปสน า ดงนนมมวกฤตคอมมตกกระทบในแกว (แกว) ท ท าใหมมหกเหในน า ( น า ) มคาเปน 90o
จาก 2sin 1sin θ
θ = 1n2n
จะได น า
sin sin
แกวθ
θ =
แกวน าn
n
90sin
sin แกวθ
= 1.51.3
sin แกว = 0.87 แกว = sin–1( 0.87 )
นนคอมมวกฤตในแกวมคาเทากบ sin–1 (0.87)
15. ตอบขอ 1. แนวคด มมวกฤตจะเกดเมอยงแสงจากทมความหนาแนนมากไปหาความหนาแนนนอย
ดงนนขอนตองยงแสงจากสารโปรงใสนไปหาอากาศเทานน จงไดวามมวกฤตคอ มมตกกระทบในสาร (สาร) ทท าใหมมหกเหในอากาศ (อากาศ) มคาเปน 90o
จาก 2sin 1sin θ
θ = 2v1v
จะได อากาศสาร
sin sinθ
θ = อากาศv สารv
90sin 45sin = 810 3
สารv
แกว = ?
น า = 90o น า
แกว
nน า = 1.3
nแกว = 1.5
45o=สาร
อากาศ=90o
อากาศ
สาร
vอากาศ = 3x108 m/s
vสาร = ?
http://www.pec9.com Physics บทท 11 แสงและทศนอปกรณ
7
10.7 = 810 3
สารv
vสาร = 2.1 x 108 เมตร/วนาท
นนคอความเรวแสงในสารโปรงใสมคาเทากบ 2.1 x 108 เมตร/วนาท
16. ตอบขอ 2. แนวคด มมวกฤตจะเกดเมอยงแสงจากทมความหนาแนนมากไปหาความหนาแนนนอย
ดงนนขอนตองยงแสงจากของเหลวนไปหาอากาศเทานน จงไดวามมวกฤตคอมมตก กระทบในของเหลว ( ของเหลว) ทท าใหมมหกเหในอากาศ (อากาศ) มคาเปน 90o
จาก 21λ
λ =
2 sin1sin
จะได อากาศของเหลวλ
λ = อากาศsinของเหลวsin
อากาศของเหลวλ
λ = o90sin o60sin
อากาศของเหลวλ
λ = 12 / 3
ของเหลว = 23 อากาศ
นนคอความยาวคลนแสงในของเหลวจะเปน 23 เทาของความยาวคลนในอากาศ
17. ตอบขอ 2. แนวคด ขนแรก หามมวกฤต เมอแสงเคลอนทจากวตถนไปสอากาศ โดย nวสด = 3
5 , nอากาศ = 1 , อากาศ = 90o , วสด = ?
จาก 2sin 1sin θ
θ = 1n2n
จะได อากาศsin
sin วสด
θ
θ =
วสดอากาศn
n
60o =ของเหลว
อากาศ =90o
อากาศ
ของเหลว
อากาศ
ของเหลว
nวสด= 35 วสด
nอากาศ = 1 อากาศ = 90o
http://www.pec9.com Physics บทท 11 แสงและทศนอปกรณ
8
o90sin
sin วสดθ
= 3 / 51
1sin
วสดθ
= 53
วสด = 37o
นนคอวกฤตในวสดเทากบ 37o
สดทาย จะไดวาหากมมตกกระทบนอย กวามมวกฤต ( 37o ) แสงจะหกเหออกไป นอกวสด ไมเกดการสะทอนกลบหมด ซงจดหกเหออกไปคอจด B ซงมมมตกกระทบ
เพยง 30o
18. ตอบขอ 2. แนวคด ไมวาจะมองกนสระตรงจดไหน เราจะมองเหนกนสระอยตนความความเปนจรงเสมอ
19. ตอบขอ 4. แนวคด สมมต ภาพปลาทเกดอยทระดบความลก ( ลกปรากฏ ) = x ซม. โจทยบอกภาพอยสงกวาตวจรง นนคอตวจรงอยลกกวาภาพและลกกวาไป 10 ซม.
แสดงวาความลกจรง = x + 10 ซม. การทเรามองเหนปลาในน าได เปนเพราะมแสงสะทอนจากปลามาเขาตาเรา นนคอ
แสงตองเดนทางออกจากตวกลางท 1 ( น า ) มาสตวกลางท 2 ( อากาศ ) ดงรป
A
60o 60o
B
C
30o
60o 30o 30o 60o
30o
90o
ตา n2 = nอากาศ = 1
n1 = nน า = 34
ภาพทเกด
ลกปรากฎ = x ลกจรง = x + 10
ตวจรง 10 ซม.
http://www.pec9.com Physics บทท 11 แสงและทศนอปกรณ
9
จาก ลกปรากฎลกจรง = 2n1n
จะได ลกปรากฎลกจรง = อากาศn น า
n
x10 x = 134 /
x10 x = 34
3 ( x + 10 ) = 4 x 3 x + 30 = 4 x x = 30 นนคอภาพของปลาทปรากฏจะอยลกจากผวน าลงไป 30 เซนตเมตร
20. ตอบขอ 4. แนวคด ปกตแลวเมอแสงขนานผานเลนสนน แสงจะไปรวมกนทจดโฟกสของเลนสนนนน คอทระยะหาง 60 เซนตเมตร แตเมอแสงทะลเขาไปในพลาสตกจะหกเหไปตดกน
ทจดอน หาจดตดใหมโดยคดลกจรงลกปรากฏดงน
ขอนแสงเคลอนทจากตวกลางท 1 คออากาศ ไปสตวกลางท 2 คอพลาสตก
จาก ลกปรากฎลกจรง = 2n1n
จะได ลกปรากฎลกจรง =
พลาสตกอากาศn
n
ลกปรากฏ
60 = 1.51
ลกปรากฏ = 90 เซนตเมตร
nพลาสตก = 1.5
ลกปรากฏ = ?
60 cm = ลกจรง
จดตดใหม
จดตดเดม
nอากาศ = 1.0
http://www.pec9.com Physics บทท 11 แสงและทศนอปกรณ
10
21. ตอบขอ 2. แนวคด
จดซงอยหางจากเลนสเปนระยะเทากบ f จะเปนจดโฟกส ( F ) สวนจดทอยหาง 2f
จะเปนจดศนยกลางความโคง ( C ) หากวตถอยระหวางจด C กบจดโฟกส ( F ) ของเลนสนน จะเกดภาพจรงหวกลบ
ขนาดใหญกวาวตถดงแสดงในรป
22. ตอบขอ 2. เหตผล โจทยก าหนด ความยาวโฟกส (f) = 0.15 เมตร ดงนน รศมความโคง (R) = 0.30 เมตร และ ระยะหางวตถ (s) = 100 เมตร นนคอวตถอยหางจากเลนสนนมากกวารศม
ความโคง ( R ) ลกษณะนจะท าใหเกดภาพจรง หวกลบสลบซายขวาและมขนาดเลกกวาวตถ
23. ตอบขอ 1. แนวคด การใชแวนขยาย (เลนสนน) สองดวตถนน จะตองวางวตถไวหนาเลนสนนใกลกวา ความยาวโฟกสของเลนสนน เพอใหเกดเปนภาพเสมอนหวตงซงสามารถมองเหนไดดวยตา เปลาผานเลนส ขอนเลนสนนมความยาวโฟกส 10 เซนตเมตร จงตองวางวตถไวท ระยะ 7 เซนตเมตรจงจะถกตอง
f
2f
C F
วตถ
ภาพ F C
ภาพจรง C F
วตถ
http://www.pec9.com Physics บทท 11 แสงและทศนอปกรณ
11
24. ตอบขอ 4.
แนวคด โจทยบอก f = +4 cm (ใชคาเปนบวก เพราะเปนเลนสนน) , s = 20 cm , s = ? จาก
s1 s1 f
1
จะได 41 =
S1
201
201
41 =
S1
201 5 =
S1
s = 5 เซนตเมตร s เปนบวก แสดงวาจะเกดภาพจรงอยหลงเลนส 5 เซนตเมตร และระยะหางจากวตถถงภาพ = 20 + 5 = 25 เซนตเมตร ดงรป
25. ตอบขอ 1. แนวคด โจทยบอก s = 15 เซนตเมตร , m = –4 (ใชคาเปนลบ เพราะเปนภาพเสมอน) , f = ?
จาก m = f sf
จะได – 4 = f 15f
–4 ( 15 – f ) = f –60 + 4 f = f 3 f = +60
f = +20 เซนตเมตร โฟกสมคาเปนบวกแสดงวา เปนเลนสนน
26. ตอบขอ 2. แนวคด โจทยบอก s = 20 เซนตเมตร , f = ? m = –2 ( ภาพหวตงเปนภาพเสมอน จงใชคา m เปนลบ ) จาก m = f s
f
จะได – 2 = f 20f
s = 20 cm s= 5 cm
25 cm
วตถ ภาพ
http://www.pec9.com Physics บทท 11 แสงและทศนอปกรณ
12
–40 + 2f = f f = +40 โฟกสมคาเปนบวกแสดงวา เปนเลนสนน
27. ตอบขอ 3. แนวคด โจทยบอก f = +10 cm ( ใชคาเปนบวกเพราะเปนเลนสนน ) , s = ?
m = –2 ( ใชเปนแวนขยาย แสดงวาตองเปนภาพเสมอนหวตงขนาดใหญ มองเหนไดดวยตาเปลา จงใชคาเปนลบ )
จาก m = fs f
จะได –2 = 10s10
s – 10 = – 5
s = 5 เซนตเมตร
28. ตอบขอ 4. แนวคด พจารณารป ก.
ตอนแรกแสงผานเลนสเวา จะกระจาย ออก เมอตอแนวแสงสะทอนยอนหลง จะไปตดกนทจดโฟกส ดงนนจะเกด ภาพแรกทจดหนาเลนสเวาหางมาเทา กบความยาวโฟกสคอ 10 cm
f = –10 cm f = +10 cm
5 cm
X ภาพท 1
10 cm คดเลนสนน โดยใชภาพแรกเปนวตถตอน 2 น f =+10 cm , s = ? s = 10+5 = 15 cm จาก
s1 s1 f
1
จะได s1 51
1 011
s1 51
1 011
s1 03
2 3
s = 30 แสดงวาจด X อยหลงเลนสท 2 = 30 cm
เปนวตถ 2
http://www.pec9.com Physics บทท 11 แสงและทศนอปกรณ
13
พจารณารป ข.
สดทายจะไดวา จด X และ Y อยหางกน = 30 – 10 = 20 เซนตเมตร
29. ตอบขอ 3. แนวคด ขอน ถาวตถอยไกลมาก ( s = ) ชายคนนจะมองไมเหน ตองใชเลนสสรางภาพเสมอนขนทระยะหางตา 1 เมตร ( s = –100 cm ) จงเหน โจทยใหหาความยาวโฟกส ( f = ? )
จาก f1 = /s
1s1
จะได f1 = 10011 ( แทนคา
1 = 0 ) f
1 = 1001 f = – 100 เซนตเมตร โฟกสเปนลบ แสดงวาเปนเลนสเวา และมความยาวโฟกส 100 เซนตเมตร
ตอนแรกแสงผานเลนสนน จะรวมเขามาตดกนทจดโฟกส ดงนนจะเกด ภาพแรกทจดหลงเลนสนนหางไปเทา กบความยาวโฟกสคอ 10 cm
คดเลนสเวา โดยใชภาพแรกเปนวตถตอน 2 น f =–10 cm , s = ? s =–5 cm (วตถอยหลงเลนส จงใชคาลบ) จาก
s1 s1 f
1
จะได s1 51 01
1
s1 51 01
1
s1 01
2 1
s = 10 แสดงวาจด Y อยหลงเลนสท 2 = 10 cm
f = +10 cm f = –10 cm
5 cm
ภาพท 1
Y
5 cm 10 cm
ภาพวตถ 2
http://www.pec9.com Physics บทท 11 แสงและทศนอปกรณ
14
30. ตอบขอ 2. แนวคด ขอน ถาวตถอยไกลมาก ( s = ) ชายคนนจะมองไมเหน ตองใชเลนสสรางภาพเสมอนขนทระยะหางตา 2.50 เมตร ( s = –2.5 ม. ) จงเหน โจทยใหหาความยาวโฟกส ( f = ? )
จาก f1 = /s
1s1
จะได f1 = 2.50
11 ( แทนคา 1 = 0 )
f1 = 2.50
1 f = – 2.50 เมตร ( คาเปนลบแสดงวาเปนเลนสเวา )
นนคอตองใสแวนตาเลนสเวา ความยาวโฟกส 2.50 เมตร
31. ตอบขอ 2. แนวคด โจทยบอกอตราพลงงานแสงจาก 1000 ลเมน ลดลงเหลอ 80% ดงนน F = 1000 x 80% = 1000 x 100
80 = 800 ลเมน E = 250 ลกซ , A = ?
จาก E = AF
จะได 250 = A800
A = 3.2 ตารางเมตร
32. ตอบขอ 2. แนวคด โจทยบอก ตอนแรก R1 = 10 ม. , E1 = 500 ลกซ
ตอนหลง R2 = 1.5 x 10 = 15 ม. ( เปน 1.5 เทาของระยะเดม ) , E2 = ?
จาก E = 2RI
จะได 1E 2E
= 12R
I22R
I
( I คงทจงตดทอนได)
1E 2E = 2)
2R1R(
http://www.pec9.com Physics บทท 11 แสงและทศนอปกรณ
15
500 2E
= 2) 1510 (
E2 = 222.22 ลกซ
33. ตอบขอ 4. แนวคด เราสามารถมองเหนดอกไมเปนสแดง และสเขยวได แสดงวาดอกไมนสะทอนแสงสแดงและสเขยวออกมาได และเนองจากแสงสแดงรวมกบสเขยวจะไดแสงสเหลอง ดงนนดอกไมน เมอมองผานแผนกรองแสงสเหลองจงควรมองเหนดอกไมเปนสเหลองไดพอด
34. ตอบขอ 1. แนวคด หมวกสเขยวสะทอนแสงสเขยวได ดงนนเมอฉายแสงสเขยวไปตกกระทบจะท าให เรา มองเหนหมวกนมสเขยว
เสอสขาวสะทอนไดทงแสงสแดง เขยว และน าเงน ดงนนเมอฉายแสงสเขยวเขาไปตกกระทบ แสงสเขยวจะสะทอนออกมาได ท าใหเรามองเหนเสอนเปนสเขยว
ลายมงกรสแดงสามารถสะทอนไดแตแสงสแดงเทาน น เมอฉายแสงสเขยวไปตกกระทบแสงสเขยวจะสะทอนออกมาไมได เราจงมองเหนลายมงกรนมสด าเพราะไมมแสงสะทอนออกมานนเอง
แสงสแดง
แสงสเขยว