Et relæ med to linser: Billeder kædet sammen

1 · Forudsig

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?

• 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.

2 · Opsætning

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.

3 · Saml data

Tegn systemforstørrelse M (y-aksen) som funktion af L1s genstandsafstand (x-aksen) for dine tre målinger.

4 · Analysér

1. 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.
2. 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.

5 · Udvid

1. 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.
2. 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.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark