Οπτική

Διορθωμένη μυωπία

Αποκλίνων φακός (αρνητική ισχύς) μεταφέρει το μακρινό σημείο στο άπειρο και το μακρινό αντικείμενο εστιάζει απότομα.

Διορθωμένη μυωπία — διαδραστική προσομοίωση Οπτική. Αποκλίνων φακός (αρνητική ισχύς) μεταφέρει το μακρινό σημείο στο άπειρο και το μακρινό αντικείμενο εστιάζει απότομα. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.

Διόρθωση μυωπίας

Αποσπειρτικός φακός (αρνητική ισχύς) μεταφέρει το άπω σημείο στο άπειρο, και το μακρινό αντικείμενο εστιάζει απότομα.

Κοίλος (αποσπειρτικός) φακός γυαλιών απλώνει τις ακτίνες πριν εισέλθουν στο μάτι, μετατοπίζοντας το εστιακό επίπεδο προς τα πίσω στον αμφιβληστροειδή για μακρινά αντικείμενα. Η ισχύς επιλέγεται ώστε το άπω σημείο να μεταφερθεί στο άπειρο — η τυπική διόρθωση μυωπίας.

• Αποσπειρτικός φακός
• Άπω σημείο → ∞

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

έχει σκοπό να κάνει μακρινά αντικείμενα να εμφανίζονται στο άπω σημείο του ματιού αντί για την πραγματική τους θέση.

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Εντός των αποστάσεων αντικειμένων που αυτή η σανίδα μπορεί πραγματικά να φτάσει, η απόσταση εικόνας που σχηματίζεται εξακολουθεί να ποικίλλει πολύ καθώς αλλάζει η πραγματική απόσταση του αντικειμένου — δεν έχει ακόμα σταθεροποιηθεί κοντά στο μακρινό σημείο.
• Ναι — για οποιοδήποτε αρκετά μακρινό αντικείμενο, ο αποσπειρτικός φακός σχηματίζει φαινομενική εικόνα πολύ κοντά στο δικό του εστιακό σημείο (κοντά στο άπω σημείο), ανεξαρτήτως της ακριβούς πραγματικής απόστασης.
• Ο διορθωτικός φακός δεν αλλάζει καθόλου την αποτελεσματική απόσταση εικόνας.

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Πραγματική απόσταση αντικειμένου d_o (cm)

Τι μετράς:

• Απόσταση εικόνας διορθωτικού φακού d_i (cm)

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προεπιλογή myopia-corrected και πάτησε Επαναφορά. Ο διορθωτικός αποσπειρτικός φακός έχει f = −70 cm, ταιριάζοντας με το άπω σημείο αυτού ματιού.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη απόστασης εικόνας διορθωτικού φακού.
3. Ρύθμισε την πραγματική απόσταση αντικειμένου για κάθε δοκιμή (όλες λογικά μακριά) και κατέγραψε την απόσταση φαινομενικής εικόνας που σχηματίζει ο διορθωτικός φακός.

Κυρίαρχη εξίσωση

Πώς οι διορθωτικοί φακοί ανακατευθύνουν το φως — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)

Ένας αποκλίνων διορθωτικός φακός με f ίσο με (το αρνητικό του) του μακρινού σημείου του ματιού σχηματίζει εικόνα ενός ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ μακρινού αντικειμένου — πολλές εκατοντάδες cm μακριά, πολύ πέρα από ό,τι μπορεί να φτάσει μια τραπεζοειδής σανίδα — στο (ή πολύ κοντά στο) μακρινό σημείο, ακριβώς όπου το μύωπα μάτι ΕΞΑΚΟΛΟΥΘΕΙ ΝΑ ΜΠΟΡΕΙ να εστιάσει. Πιο κοντά από ό,τι αυτό, όπως δείχνουν τα δικά της πειράματα αυτού του φύλλου εργασίας, η εικόνα εξακολουθεί να αλλάζει αισθητά με την απόσταση του αντικειμένου.

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 = −70 cm. Σύγκρινε με τον πίνακα.
• Ο πίνακάς σας δείχνει ότι η d_i συνεχίζει να αλλάζει σημαντικά ακόμα και στη μεγαλύτερη απόσταση αντικειμένου που μπορεί να φτάσει αυτή η σανίδα (d_o = 100 cm, d_i μόνο 58.8% του δρόμου προς f = −70 cm). Χρησιμοποιώντας 1/f = 1/d_o + 1/d_i, εξηγήστε γιατί η d_i χρειάζεται d_o σε πολλές εκατοντάδες cm πριν πραγματικά πλησιάσει το f — αυτή η διόρθωση γίνεται πραγματικά σχεδόν τέλεια μόνο για αντικείμενα πολύ πιο μακριά από ό,τι αυτή η σανίδα μπορεί να τα τοποθετήσει, όχι για κάθε 'μακρινό' αντικείμενο.

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Αυτός είναι ο πραγματικός μηχανισμός πίσω από διορθωτικούς φακούς: δεν αλλάζουν ό,τι κάνει ο ίδιος ο φακός ματιού — προσ-επεξεργάζονται το φως ώστε το μάτι «βλέπει» τη διορθωμένη εικόνα σε απόσταση που ΜΠΟΡΕΙ ήδη να εστιάσει. Εξήγησε γιατί αυτό σημαίνει ότι οι διορθωτικοί φακοί λειτουργούν ΜΑΖΙ με τα οπτικά του ματιού αντί να τα αντικαθιστούν.
• Σύγκρινε τη σταθερή f = −70 cm αυτού του πειράματος με τον υπολογισμό διορθωτικής ισχύος του πειράματος myopia για άπω σημείο = 70 cm (P = −100/70 ≈ −1.43 D, ώστε f = 1/P ≈ −70 cm). Επιβεβαίωσε ότι πρόκειται για τον ίδιο φακό, περιγραφόμενο με δύο τρόπους (εστιακή απόσταση vs. δίοπτρες).

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

1. Καλώς όρισες στη Διόρθωση μυωπίας
2. Επίλεξε τον διορθωτικό φακό
3. Πάτησε Αναπαραγωγή
4. Διόρθωση με αποσπειρτικό
5. Άνοιξε το πάνελ Ιδιότητες
6. Το κατάφερες!

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