Optik

To-linse-relay

Den første linse danner et virkeligt, omvendt billede; den anden afbilder det igen. To vendinger ophæver hinanden, så systembilledet bliver opret.

To-linse-relay — interaktiv Optik-simulation. Den første linse danner et virkeligt, omvendt billede; den anden afbilder det igen. To vendinger ophæver hinanden, så systembilledet bliver opret. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.

Relæ med to linser

Den første linse danner et virkeligt, omvendt billede; den anden afbilder det igen. To vendinger ophæver hinanden, så systembilledet bliver opret.

Objektivet danner et virkeligt mellembillede; okularet eller den anden linse afbilder det igen for observatøren. To vendinger giver et opret slutbillede — et standardrelæ i mikroskoper og projektionssystemer. Afstanden skal placere mellembilledet i et passende konjugeret punkt.

• To virkelige billeder
• Samlet M = produkt

Undersøgelsesoplæg

Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet

Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.

Drivende spørgsmål

To identiske samlende linser placeres, så den første linses billede bliver den anden linses genstand. Er systemets samlede forstørrelse simpelthen produktet af de to linsers individuelle forstørrelser?

Forudsigelser at afveje

• Systemforstørrelsen er summen af de individuelle forstørrelser.
• Ja — systemforstørrelsen er produktet af hver linses individuelle forstørrelse: M = m₁ × m₂.
• Systemforstørrelsen kan ikke forudsiges ud fra de enkelte linsers forstørrelser.

Variablers roller

Det, du indstiller:

• Genstandsafstand fra L1 (cm)

Det, du måler:

• L1s billedafstand (cm)
• Systemforstørrelse M

Sådan forløber undersøgelsen

1. Åbn forudstillingen compound-relay, og tryk på Nulstil. Begge linser har f = 10 cm, med 40 cm imellem.
2. Slå aflæsningerne af første linses billedafstand og systemforstørrelse til.
3. Indstil genstandsafstanden fra linse 1 for hver måling, og registrér den første billedafstand og systemets samlede forstørrelse.

Styrende ligning

Forstørrelse i sammensat system — M = m₁·m₂·…

For enhver kæde af afbildningselementer er systemets samlede forstørrelse produktet af hvert enkelt elements forstørrelse: M = m₁ × m₂ × ... Hvert element afbilder den genstand (virkelig eller det forrige elements billede), det faktisk modtager.

Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud

• Beregn for én måling L1s billedafstand d_i1 ud fra 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 10 cm), derefter L2s genstandsafstand d_o2 = 40 − d_i1 og derefter L2s billedafstand d_i2 ud fra 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 10 cm). Til sidst M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Sammenlign M med tabellen.
• Forklar, hvorfor L1s virkelige billede bliver L2s virkelige GENSTAND — den anden linse er ligeglad med, at dens 'genstand' faktisk er et billede dannet af den første linse; den afbilder bare de lysstråler, der når den.

Hvor det viser sig uden for laboratoriet

• Når genstanden står i L1s 2f-punkt (d_o1 = 20 cm, så d_i1 = 20 cm også), bliver systemforstørrelsen præcis 1 — det endelige billede har samme størrelse og orientering som den oprindelige genstand, selv om det gik gennem to separate vendinger. Forklar, hvorfor to vendinger (én pr. linse) udligner hinanden og giver en slutorientering svarende til opretstående... eller gør de? Tjek dit fortegn.
• Relæsystemer med flere linser som dette bruges i endoskoper og periskoper til at transportere et billede over en afstand uden at miste størrelse eller skarphed. Forklar, hvorfor en enkelt linse med meget lang brændvidde ikke kunne opnå det samme kompakte relæ.

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

1. Velkommen til To-linse-relay
2. Vælg den første linse
3. Tryk på Afspil
4. Relæ med to linser
5. Åbn egenskabspanelet
6. Du klarede det!

Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.

Åbn interaktivt laboratorium →

Download labark →

Tyndlinseligningen