Optika

Dvoučočkové relé

První čočka vytváří skutečný převrácený obraz; druhá ho zobrazuje znovu. Dvě převrácení se vyruší a výsledný obraz soustavy je vzpřímený.

Dvoučočkové relé — interaktivní simulace Optika. První čočka vytváří skutečný převrácený obraz; druhá ho zobrazuje znovu. Dvě převrácení se vyruší a výsledný obraz soustavy je vzpřímený. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.

Dvoučočkové přenášení

První čočka vytváří skutečný převrácený obraz; druhá ho zobrazuje znovu. Dvě převrácení se vyruší a výsledný obraz soustavy je vzpřímený.

Objektiv tvoří skutečný meziobráz; okulár nebo druhá čočka ho pro pozorovatele zobrazuje znovu. Dvě převrácení dávají vzpřímený výsledný obraz — standardní relé v mikroskopech a projekčních systémech. Rozestup musí umístit meziobráz do vhodného sdruženého bodu.

• Dva skutečné obrazy
• Celkové M = součin

Souhrn zkoumání

Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř

Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.

Hlavní otázka

Dvě identické spojné čočky jsou umístěny tak, že obraz první čočky se stává předmětem druhé. Násobí se celkové zvětšení soustavy prostě individuálními zvětšeními obou čoček?

Predikce k zvážení

• Zvětšení soustavy je součtem individuálních zvětšení.
• Ano — zvětšení soustavy je součin individuálních zvětšení čoček: M = m₁ × m₂.
• Zvětšení soustavy nejde predikovat z individuálních zvětšení čoček.

Role proměnných

Co nastavuješ:

• Vzdálenost předmětu od L1 (cm)

Co měříš:

• Vzdálenost obrazu L1 (cm)
• Zvětšení soustavy M

Jak zkoumání probíhá

1. Otevři předvolbu compound-relay a stiskni Resetovat. Obě čočky mají f = 10 cm, oddělené 40 cm.
2. Zapni odečty vzdálenosti obrazu první čočky a zvětšení soustavy.
3. Nastav vzdálenost předmětu od čočky 1 pro každý pokus a zapiš první vzdálenost obrazu a celkové zvětšení soustavy.

Řídící rovnice

Zvětšení složené soustavy — M = m₁·m₂·…

Pro libovolný řetěz zobrazovacích prvků je celkové zvětšení soustavy součinem zvětšení každého prvku: M = m₁ × m₂ × … Každý prvek zobrazuje, jakýkoli předmět (skutečný nebo obraz předchozího prvku) skutečně dostane.

Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat

• Pro jeden pokus spočti vzdálenost obrazu L1 d_i1 z 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 10 cm), pak vzdálenost předmětu L2 d_o2 = 40 − d_i1, pak vzdálenost obrazu L2 d_i2 z 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 10 cm). Nakonec M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Porovnej M s tabulkou.
• Vysvětli, proč skutečný obraz L1 se stává skutečným PŘEDMĚTEM L2 — druhá čočce nezáleží na tom, že její „předmět“ je ve skutečnosti obraz vytvořený první čočkou; prostě zobrazuje, jakékoli paprsky k ní doletí.

Kde se to objevuje mimo laboratoř

• Když předmět sedí v bodě 2f čočky L1 (d_o1 = 20 cm, takže d_i1 = 20 cm taky), vyjde zvětšení soustavy přesně 1 — výsledný obraz je stejně velký a orientovaný jako původní předmět, i když prošel dvěma oddělenými převráceními. Vysvětli, proč dvě převrácení (jedno na čočku) se vyruší a dávají vzpřímeně-ekvivalentní výslednou orientaci… nebo ne? Zkontroluj znaménko.
• Vícečočkové reléové soustavy jako tato se používají v endoskopech a periskopech k přenosu obrazu na vzdálenost bez ztráty velikosti nebo ostrosti. Vysvětli, proč jediná čočka s velmi dlouhou ohniskovou vzdáleností by nemohla dosáhnout stejného kompaktního relé.

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Vítej v Relé čoček
2. Vyber první čočku
3. Stiskni Spustit
4. Dvoučočkové přenášení
5. Otevři panel Vlastnosti
6. Povedlo se!

Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.

Otevřít interaktivní laboratoř →

Stáhnout pracovní list →

Vzorec tenké čočky