Οπτική

Συγκεντρωτικός φακός — πραγματική εικόνα

Αντικείμενο πέρα από το f: πραγματική, αντεστραμμένη εικόνα σχηματίζεται στην απέναντι πλευρά (m = −dᵢ/dₒ).

Συγκεντρωτικός φακός — πραγματική εικόνα — διαδραστική προσομοίωση Οπτική. Αντικείμενο πέρα από το f: πραγματική, αντεστραμμένη εικόνα σχηματίζεται στην απέναντι πλευρά (m = −dᵢ/dₒ). Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.

Απεικόνιση με λεπτό φακό

Αντικείμενο πέρα από f: σχηματίζεται πραγματική, ανάστροφη εικόνα στην απέναντι πλευρά (m = −dᵢ/dₒ).

Η εξίσωση λεπτού φακού 1/f = 1/d_o + 1/d_i εντοπίζει την εικόνα. Όταν d_o > f η απόσταση εικόνας είναι θετική, ώστε οι ακτίνες συγκλίνουν σε πραγματική εικόνα στην απέναντι πλευρά. Το αρνητικό πρόσημο μεγέθυνσης σηματοδοτεί αντιστροφή. Αυτή η προεπιλογή τοποθετεί το αντικείμενο πέρα από f ώστε η εικόνα να είναι ευκρινής και στην κλίμακα του οπτικού πάγκου.

• 1/f = 1/d_o + 1/d_i
• m = −d_i/d_o

Σύνοψη έρευνας

Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο

Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.

Βασική ερώτηση

Ένα αντικείμενο βρίσκεται πέρα από την εστιακή απόσταση συγκεντρωτικού φακού. Καθώς το απομακρύνεις από τον φακό, η πραγματική εικόνα που σχηματίζεται στην άλλη πλευρά πλησιάζει τον φακό ή απομακρύνεται;

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Πιο κοντά στον φακό — μακρύτερο αντικείμενο σχηματίζει την εικόνα του πλησιέστερα στο εστιακό σημείο.
• Πιο μακριά από τον φακό.
• Η απόσταση εικόνας δεν εξαρτάται από την απόσταση αντικειμένου.

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Απόσταση αντικειμένου d_o (cm)

Τι μετράς:

• Απόσταση εικόνας d_i (cm)
• Μεγέθυνση m

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προεπιλογή converging-real και πάτησε Επαναφορά. Η εστιακή απόσταση του φακού είναι σταθερή στα 10 cm.
2. Ενεργοποίησε τις ενδείξεις απόστασης εικόνας και μεγέθυνσης.
3. Ρύθμισε την απόσταση αντικειμένου για κάθε δοκιμή και κατέγραψε την απόσταση εικόνας και τη μεγέθυνση.

Κυρίαρχη εξίσωση

Εξίσωση λεπτού φακού — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)

Για λεπτό φακό, απόσταση αντικειμένου, απόσταση εικόνας και εστιακή απόσταση σχετίζονται κατά 1/f = 1/d_o + 1/d_i. Αυτή η ενιαία εξίσωση καλύπτει συγκεντρωτικούς και αποσπειρτικούς φακούς εξίσου, χρησιμοποιώντας υπογεγραμμένες αποστάσεις.

Εγκάρσια μεγέθυνση — m = −dᵢ/dₒ

Το μέγεθος της εικόνας σε σχέση με το αντικείμενο είναι m = −d_i/d_o. Αρνητική m σημαίνει ανάστροφη εικόνα· |m| > 1 σημαίνει ότι η εικόνα είναι μεγεθυμένη.

Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας

• Για μία δοκιμή, υπολόγισε d_i από 1/f = 1/d_o + 1/d_i χρησιμοποιώντας f = 10 cm, μετά m = −d_i/d_o. Σύγκρινε και τα δύο με τον πίνακα.
• Εξήγησε, χρησιμοποιώντας την εξίσωση λεπτού φακού, γιατί η μετακίνηση του αντικειμένου πιο μακριά από τον φακό (αύξηση d_o) κάνει την απόσταση εικόνας να συρρικνώνεται προς την εστιακή απόσταση.

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Κάθε δοκιμή δίνει αρνητική μεγέθυνση. Εξήγησε τι σημαίνει φυσικά αρνητική m για τον προσανατολισμό της εικόνας σε σύγκριση με το αντικείμενο.
• Φακός κάμερας σχηματίζει πραγματική εικόνα στον αισθητήρα για οποιοδήποτε αντικείμενο πέρα από την εστιακή απόσταση. Εξήγησε, χρησιμοποιώντας τα δεδομένα σου, γιατί η φωτογράφιση κάτι πολύ μακρινού (d_o ≫ f) πάντα τοποθετεί την εικόνα πολύ κοντά στο εστιακό επίπεδο.

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

1. Πιο κοντά ή πιο μακριά;
2. Μετέφερε το αντικείμενο πιο μακριά
3. Κατέγραψε την εικόνα
4. Άνοιξε τα δεδομένα
5. Εξήγησε τα τεκμήριά σου

Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.

Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →

Λήψη φύλλου εργασίας →

Η εξίσωση λεπτού φακού