Οπτική

Απλός μεγεθυντικός φακός (γωνιακή)

Στο εστιακό επίπεδο, συγκλίνων φακός στέλνει παράλληλες ακτίνες σε χαλαρό μάτι· M = N/f (N = 25 cm).

Απλός μεγεθυντικός φακός (γωνιακή) — διαδραστική προσομοίωση Οπτική. Στο εστιακό επίπεδο, συγκλίνων φακός στέλνει παράλληλες ακτίνες σε χαλαρό μάτι· M = N/f (N = 25 cm). Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.

Γωνιακή μεγέθυνση

Με το αντικείμενο στο εστιακό επίπεδο, συγκεντρωτικός φακός στέλνει παράλληλες ακτίνες σε χαλαρό μάτι· M = N/f (N = 25 cm).

Για παρατήρηση με χαλαρό μάτι, τοποθέτησε το αντικείμενο στο εστιακό επίπεδο φακού μικρής εστιακής απόστασης. Οι εξερχόμενες ακτίνες είναι παράλληλες, η φαινομενική εικόνα είναι στο άπειρο, και η γωνιακή μεγέθυνση είναι M = N/f για N = 25 cm.

• M = N/f
• N = 25 cm

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

Απλός μεγεθυντικός φακός, χρησιμοποιούμενος με χαλαρό μάτι, έχει το αντικείμενό του τοποθετημένο ακριβώς στο εστιακό σημείο φακού. Δίνει φακός μικρότερης εστιακής απόστασης υψηλότερη ή χαμηλότερη γωνιακή μεγέθυνση;

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Μικρότερη εστιακή απόσταση δίνει χαμηλότερη μεγέθυνση.
• Η μεγέθυνση δεν εξαρτάται από την εστιακή απόσταση φακού.
• Υψηλότερη — μικρότερη εστιακή απόσταση σου επιτρέπει να πλησιάσεις πολύ πιο κοντά στο αντικείμενο από ό,τι θα επέτρεπε το αβοήθητο εγγύς σημείο ματιού, παράγοντας μεγαλύτερο φαινόμενο γωνιακό μέγεθος.

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Εστιακή απόσταση φακού f (cm)

Τι μετράς:

• Γωνιακή μεγέθυνση M

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προεπιλογή simple-magnifier και πάτησε Επαναφορά. Το αντικείμενο κάθεται ακριβώς στο εστιακό σημείο φακού (προβολή χαλαρού ματιού, φαινομενική εικόνα στο άπειρο).
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη γωνιακής μεγέθυνσης.
3. Ρύθμισε την εστιακή απόσταση φακού για κάθε δοκιμή και κατέγραψε την προκύπτουσα γωνιακή μεγέθυνση.

Κυρίαρχη εξίσωση

Γωνιακή μεγέθυνση απλού μεγεθυντικού φακού — M = N/f

Μεγεθυντικός φακός που χρησιμοποιείται με χαλαρό μάτι και το αντικείμενό του στο εστιακό σημείο επιτυγχάνει γωνιακή μεγέθυνση M = N/f, όπου N = 25 cm είναι η τυπική απόσταση εγγύς σημείου. Μικρότερη εστιακή απόσταση σημαίνει υψηλότερη μεγέθυνση.

Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας

• Για μία δοκιμή, υπολόγισε M = N/f χρησιμοποιώντας την τυπική απόσταση εγγύς σημείου N = 25 cm. Σύγκρινε με τον πίνακα.
• Εξήγησε γιατί μικρότερη εστιακή απόσταση δίνει υψηλότερη μεγέθυνση: σου επιτρέπει να δεις το αντικείμενο από πολύ πιο κοντά από ό,τι θα επέτρεπε ποτέ το δικό του αβοήθητο εγγύς σημείο, κάνοντας το αντικείμενο να υποτείνει πολύ μεγαλύτερη γωνία.

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Μεγεθυντές πολύ μικρής εστιακής απόστασης (δίνοντας υψηλό M) έχουν επίσης πολύ μικρές αποστάσεις εργασίας (το αντικείμενο σχεδόν αγγίζει τον φακό), που γίνεται ανέφικτο πέρα από ορισμένη μεγέθυνση. Εξήγησε γιατί οι λούπες κοσμηματοπωλών και οι απλοί μεγεθυντές χεριού σπάνια υπερβαίνουν περίπου 10×–20×.
• Για πολύ υψηλότερη μεγέθυνση από ό,τι μπορεί πρακτικά να επιτύχει απλός φακός, οι οπτικοί σχεδιαστές στρέφονται σε σύνθετα συστήματα (όπως το πείραμα compound-microscope). Εξήγησε γιατί η αλυσίδωση δύο σταδίων μέτριας μεγέθυνσης μαζί, αντί για χρήση ενός εξαιρετικά μικρής-εστιακής-απόστασης φακού, είναι η πρακτική λύση.

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

1. Καλώς όρισες στον Απλό μεγεθυντικό φακό
2. Επίλεξε το αντικείμενο
3. Πάτησε Αναπαραγωγή
4. Μεγέθυνση στο εγγύς σημείο
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