Optika

Jednoduchá lupa (úhlová)

V ohniskové rovině posílá spojná čočka rovnoběžné paprsky do uvolněného oka; M = N/f (N = 25 cm).

Jednoduchá lupa (úhlová) — interaktivní simulace Optika. V ohniskové rovině posílá spojná čočka rovnoběžné paprsky do uvolněného oka; M = N/f (N = 25 cm). Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.

Úhlové zvětšení

S předmětem v ohniskové rovině posílá spojná čočka rovnoběžné paprsky do uvolněného oka; M = N/f (N = 25 cm).

Pro pozorování uvolněným okem umísti předmět do ohniskové roviny čočky s krátkou ohniskovou vzdáleností. Vycházející paprsky jsou rovnoběžné, zdánlivý obraz je v nekonečnu a úhlové zvětšení je M = N/f pro N = 25 cm.

• M = N/f
• N = 25 cm

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

Jednoduchá lupa, používaná s uvolněným okem, má předmět umístěný přesně v ohnisku čočky. Dává čočka s kratší ohniskovou vzdáleností vyšší, nebo nižší úhlové zvětšení?

Predikce k zvážení

• Kratší ohnisková vzdálenost dává nižší zvětšení.
• Zvětšení na ohniskové vzdálenosti čočky nezávisí.
• Vyšší — kratší ohnisková vzdálenost ti dovolí dostat se k předmětu mnohem blíž, než by dovolil neozbrojený bližní bod oka, produkujíc větší zdánlivou úhlovou velikost.

Role proměnných

Co nastavuješ:

• Ohnisková vzdálenost čočky f (cm)

Co měříš:

• Úhlové zvětšení M

Jak zkoumání probíhá

1. Otevři předvolbu simple-magnifier a stiskni Resetovat. Předmět sedí přesně v ohnisku čočky (pozorování uvolněným okem, zdánlivý obraz v nekonečnu).
2. Zapni odečet úhlového zvětšení.
3. Nastav ohniskovou vzdálenost čočky pro každý pokus a zapiš výsledné úhlové zvětšení.

Řídící rovnice

Úhlové zvětšení jednoduché lupy — M = N/f

Lupa používaná s uvolněným okem a předmětem v ohnisku dosahuje úhlového zvětšení M = N/f, kde N = 25 cm je standardní vzdálenost bližního bodu. Kratší ohnisková vzdálenost znamená vyšší zvětšení.

Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat

• Pro jeden pokus spočti M = N/f se standardní vzdáleností bližního bodu N = 25 cm. Porovnej s tabulkou.
• Vysvětli, proč kratší ohnisková vzdálenost dává vyšší zvětšení: dovolí uvolněnému oku pozorovat předmět mnohem blíž, než by jeho vlastní neozbrojený bližní bod kdy dovolil, takže předmět svírá mnohem větší úhel.

Kde se to objevuje mimo laboratoř

• Lupy s velmi krátkou ohniskovou vzdáleností (vysoké M) mají taky velmi krátké pracovní vzdálenosti (předmět se čočky téměř dotýká), což se za určité zvětšení stane nepraktickým. Vysvětli, proč šperkařské lupy a jednoduché ruční zvětšovačky zřídka přesahují asi 10×–20×.
• Pro mnohem vyšší zvětšení, než jakého dokáže jednoduchá čočka prakticky dosáhnout, přecházejí optičtí návrháři na složené soustavy (jako experiment compound-microscope). Vysvětli, proč řetězení dvou středně zvětšujících stupňů, místo použití jedné extrémně krátkoohniskové čočky, je praktické řešení.

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

1. Vítej v Jednoduché lupe
2. Vyber předmět
3. Stiskni Spustit
4. Zvětšení u blízkého bodu
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