Фокусът: къде изображенията бягат в безкрайност
1 · Предскажи
Докато предмет приближава фокусното разстояние на събираща леща отвъд него, какво става с разстоянието до изображението?
- Разстоянието до изображението се свива към нула.
- Разстоянието до изображението стои приблизително постоянно.
- Разстоянието до изображението расте неограничено, дивергирайки към безкрайност точно когато предметът достига фокуса.
2 · Постановка
- Отвори настройката фокус и натисни Нулирай. Фокусното разстояние на лещата е фиксирано на 10 cm.
- Включи показанието за разстояние до изображението.
- Задай разстоянието до предмета за всеки опит (приближавайки фокусното разстояние отвъд него) и запиши разстоянието до изображението.
3 · Събери данни
| Разстояние до предмета d_o (cm) | Разстояние до изображението d_i (cm) |
|---|---|
| 11.00 | |
| 12.00 | |
| 15.00 |
Чертай разстоянието до изображението d_i (ос y) спрямо разстоянието до предмета d_o (ос x) за трите си опита. Стрелва ли нагоре, когато d_o приближава 10 cm?
4 · Анализирай
- За един опит изчисли d_i = d_o·f/(d_o − f) с f = 10 cm. Сравни с таблицата.
- Обясни, с уравнението на тънката леща, защо d_o − f, приближавайки нула (от положителната страна), праща d_i към положителна безкрайност.
5 · Надгради
- Когато предметът седи точно във фокуса, лъчите, напускащи лещата, излизат перфектно успоредни — изображение „в безкрайност“. Обясни защо фар или прожектор поставя крушката си точно във фокуса на лещата (или огледалото).
- Точно тази постановка — източник във фокуса, произвеждащ успоредни изходни лъчи — се нарича колиматор, ползван за създаване на успоредни снопове за лабораторни уреди. Защо учените би трябвали сноп от перфектно успоредна светлина за определени експерименти?
Физиката зад този експеримент
Уравнение на тънката леща близо до фокуса
Когато разстоянието до предмета d_o приближава фокусното разстояние f, знаменателят (d_o − f) в d_i = d_o·f/(d_o − f) приближава нула, пращайки разстоянието до изображението към безкрайност — изображението „бяга“ към точка в безкрайност.
Оптика
- Събираща леща: действителни изображения отвъд 2f
- Леща като лупа
- Разсейваща леща: винаги мнимо, винаги умалено
- Вдлъбнато огледало: действителни изображения като събираща леща
- Изпъкнало огледало: винаги умалено мнимо изображение
- Плоското огледало: специален, инвариантен случай
- Видима дълбочина: защо басейн изглежда по-плитък, отколкото е
- Пълно вътрешно отражение: критичният ъгъл
- Релей с две лещи: верижно свързване на изображения
- Сложният микроскоп: две лещи за високо увеличение
- Фотографски уголемител: две лещи за действително, по-голямо изображение
- Призма изкривява светлината: ъгъл на отклонение