Optik
Sammellinse — reelles Bild
Objekt jenseits f: ein reelles, umgekehrtes Bild entsteht auf der anderen Seite (m = −dᵢ/dₒ).
Sammellinse — reelles Bild — interaktive Optik-Simulation. Objekt jenseits f: ein reelles, umgekehrtes Bild entsteht auf der anderen Seite (m = −dᵢ/dₒ). Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Abbildung durch dünne Linse
Objekt jenseits von f: ein reelles, umgekehrtes Bild entsteht auf der anderen Seite (m = −dᵢ/dₒ).
Die Linsengleichung 1/f = 1/d_o + 1/d_i bestimmt die Bildlage. Wenn d_o > f ist, ist die Bildweite positiv, sodass die Strahlen zu einem reellen Bild auf der anderen Seite konvergieren. Das negative Vorzeichen der Vergrößerung kennzeichnet die Umkehrung. Diese Preset platziert das Objekt jenseits von f, sodass das Bild scharf und auf der Skala der Optikbank sichtbar ist.
- 1/f = 1/d_o + 1/d_i
- m = −d_i/d_o
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Ein Objekt befindet sich außerhalb der Brennweite einer Sammellinse. Wenn Sie es weiter von der Linse entfernen, bewegt sich das auf der anderen Seite erzeugte reale Bild dann näher an die Linse heran oder weiter weg?
Vorhersagen zum Abwägen
- Näher an der Linse – ein weiter entferntes Objekt bildet sein Bild näher am Brennpunkt.
- Weiter vom Objektiv entfernt.
- Die Bildentfernung hängt nicht von der Objektentfernung ab.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Objektabstand d_o (cm)
Was Sie messen:
- Bildabstand d_i (cm)
- Vergrößerung m
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Konvergenz-Real-Preset und drücken Sie Zurücksetzen. Die Brennweite des Objektivs ist auf 10 cm festgelegt.
- Aktivieren Sie die Bildentfernungs- und Vergrößerungsanzeige.
- Stellen Sie den Objektabstand für jeden Versuch ein und notieren Sie den Bildabstand und die Vergrößerung.
Maßgebende Gleichung
Gleichung der dünnen Linse — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)
Bei einem dünnen Objektiv hängen Objektentfernung, Bildentfernung und Brennweite durch 1/f = 1/d_o + 1/d_i zusammen. Diese einzige Gleichung deckt sowohl Sammel- als auch Zerstreuungslinsen ab, wobei vorzeichenbehaftete Abstände verwendet werden.
Seitliche Vergrößerung — m = −dᵢ/dₒ
Die Größe des Bildes relativ zum Objekt beträgt m = −d_i/d_o. Ein negatives m bedeutet ein invertiertes Bild; |m| > 1 bedeutet, dass das Bild vergrößert ist.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch d_i aus 1/f = 1/d_o + 1/d_i mit f = 10 cm, dann m = −d_i/d_o. Vergleichen Sie beides mit der Tabelle.
- Erklären Sie anhand der Gleichung für dünne Linsen, warum eine Entfernung des Objekts von der Linse (Erhöhung von d_o) dazu führt, dass die Bildentfernung in Richtung der Brennweite schrumpft.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Jeder Versuch ergibt eine negative Vergrößerung. Erklären Sie, was ein negatives m physikalisch für die Ausrichtung des Bildes im Vergleich zum Objekt bedeutet.
- Ein Kameraobjektiv erzeugt für jedes Objekt außerhalb der Brennweite ein reales Bild auf dem Sensor. Erklären Sie anhand Ihrer Daten, warum das Fotografieren von etwas sehr weit entferntem Objekt (d_o ≫ f) das Bild immer sehr nahe an der Brennebene platziert.
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Näher oder weiter?
- Gegenstand weiter entfernen
- Bild erfassen
- Daten öffnen
- Erkläre deine Beobachtung
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.