Ohnisko: kam obrazy utíkají do nekonečna
1 · Predikuj
Když se předmět blíží k ohniskové vzdálenosti spojné čočky zvenčí, co se děje s vzdáleností obrazu?
- Vzdálenost obrazu se smršťuje k nule.
- Vzdálenost obrazu zůstává zhruba konstantní.
- Vzdálenost obrazu roste bez mezery, diverguje do nekonečna přesně když předmět dosáhne ohniska.
2 · Sestavení
- Otevři předvolbu focal-point a stiskni Resetovat. Ohnisková vzdálenost čočky je pevně 10 cm.
- Zapni odečet vzdálenosti obrazu.
- Nastav vzdálenost předmětu pro každý pokus (blížící se ohniskové vzdálenosti zvenčí) a zapiš vzdálenost obrazu.
3 · Sbírej data
| Vzdálenost předmětu d_o (cm) | Vzdálenost obrazu d_i (cm) |
|---|---|
| 11.00 | |
| 12.00 | |
| 15.00 |
Vynes vzdálenost obrazu d_i (osa y) proti vzdálenosti předmětu d_o (osa x) pro své tři pokusy. Vystřeluje nahoru, jak se d_o blíží k 10 cm?
4 · Analyzuj
- Pro jeden pokus spočti d_i = d_o·f/(d_o − f) s f = 10 cm. Porovnej s tabulkou.
- Vysvětli pomocí rovnice tenké čočky, proč d_o − f blížící se nule (z kladné strany) posílá d_i k kladnému nekonečnu.
5 · Rozšiř
- Když předmět sedí přesně v ohnisku, paprsky opouštějící čočku vycházejí dokonale rovnoběžně — obraz „v nekonečnu“. Vysvětli, proč maják nebo světlomet umísťuje svou žárovku přesně do ohniska čočky (nebo zrcadla).
- Tato přesná sestava — zdroj v ohnisku produkující rovnoběžné výstupní paprsky — se nazývá kolimátor a používá se k vytváření rovnoběžných svazků pro laboratorní přístroje. Proč by vědci mohli potřebovat svazek dokonale rovnoběžného světla pro určité experimenty?
Fyzika za tímto experimentem
Rovnice tenké čočky poblíž ohniska
Jak vzdálenost předmětu d_o přibližuje ohniskovou vzdálenost f, jmenovatel (d_o − f) ve d_i = d_o·f/(d_o − f) se blíží nule a posílá vzdálenost obrazu do nekonečna — obraz „utíká“ do bodu v nekonečnu.
Optika
- Spojná čočka: skutečné obrazy za 2f
- Čočka jako lupa
- Rozptylná čočka: vždy zdánlivý, vždy zmenšený
- Duté zrcadlo: skutečné obrazy jako u spojné čočky
- Vypuklé zrcadlo: vždy zmenšený zdánlivý obraz
- Rovinné zrcadlo: zvláštní, invariantní případ
- Zdánlivá hloubka: proč bazén vypadá mělcí, než je
- Úplný odraz: mezní úhel
- Dvoučočkové relé: řetězení obrazů
- Mikroskop: dvě čočky pro vysoké zvětšení
- Fotografická zvětšovačka: dvě čočky pro skutečný, větší obraz
- Hranol láme světlo: úhel odchylky