اپتیک
عدسی همگرا — تصویر حقیقی
جسم فراتر از f: تصویری حقیقی و وارونه در سوی دیگر میبندد (m = −dᵢ/dₒ).
عدسی همگرا — تصویر حقیقی — شبیهسازی تعاملی اپتیک. جسم فراتر از f: تصویری حقیقی و وارونه در سوی دیگر میبندد (m = −dᵢ/dₒ). آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
تصویرسازی عدسی نازک
جسم فراتر از f: تصویری حقیقی و وارونه در سوی دیگر میبندد (m = −dᵢ/dₒ).
معادلهٔ عدسی نازک 1/f = 1/d_o + 1/d_i جای تصویر را مییابد. وقتی d_o > f فاصلهٔ تصویر مثبت است، پس پرتوها به تصویری حقیقی در سوی دیگر همگرا میشوند. علامت منفی بزرگنمایی وارونگی را نشان میدهد. این پیشتنظیم جسم را فراتر از f میگذارد تا تصویر تیز و در مقیاس میزکار نوری باشد.
- 1/f = 1/d_o + 1/d_i
- m = −d_i/d_o
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
جسمی فراتر از فاصلهٔ کوانی عدسی همگراست. وقتی آن را از عدسی دورتر میکنید، تصویر حقیقیِ آن طرف به عدسی نزدیکتر میشود یا دورتر؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- نزدیکتر به عدسی — جسم دورتر، تصویرش را نزدیکتر به نقطهٔ کانونی میسازد.
- دورتر از عدسی.
- فاصلهٔ تصویر به فاصلهٔ جسم بستگی ندارد.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- فاصلهٔ جسم d_o (cm)
آنچه اندازه میگیرید:
- فاصلهٔ تصویر d_i (cm)
- بزرگنمایی m
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم همگرا-حقیقی را باز کنید و Reset بزنید. فاصلهٔ کانونی عدسی ثابت 10 cm است.
- قرائتهای فاصلهٔ تصویر و بزرگنمایی را فعال کنید.
- فاصلهٔ جسم را برای هر آزمایش تنظیم کنید و فاصلهٔ تصویر و بزرگنمایی را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
معادلهٔ عدسی نازک — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)
برای عدسی نازک، فاصلهٔ جسم و فاصلهٔ تصویر و طول کانونی با 1/f = 1/d_o + 1/d_i به هم مربوطاند. همین یک معادله با فواصل علامتدار، هم عدسیهای همگرا و هم واگرا را پوشش میدهد.
بزرگنمایی جانبی — m = −dᵢ/dₒ
اندازهٔ تصویر نسبت به جسم برابر m = −d_i/d_o است. m منفی یعنی تصویر وارونه؛ |m| > 1 یعنی تصویر بزرگشده است.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، d_i را از 1/f = 1/d_o + 1/d_i با f = 10 cm حساب کنید، سپس m = −d_i/d_o. هر دو را با جدول مقایسه کنید.
- با معادلهٔ عدسی نازک توضیح دهید چرا دورکردن جسم از عدسی (زیادکردن d_o) فاصلهٔ تصویر را به سوی فاصلهٔ کانونی میکشاند.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- هر آزمایش بزرگنمایی منفی میدهد. توضیح دهید m منفی فیزیکی دربارهٔ جهت تصویر نسبت به جسم چه میگوید.
- عدسی دوربین برای هر جسمی فراتر از فاصلهٔ کانونی، تصویر حقیقی روی حسگر میسازد. با دادههایتان توضیح دهید چرا عکاسی از چیزی خیلی دور (d_o ≫ f) همیشه تصویر را خیلی نزدیک صفحهٔ کانونی میگذارد.
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- نزدیکتر یا دورتر؟
- جسم را دورتر ببرید
- ثبت تصویر
- بازکردن دادهها
- توضیح شواهدتان
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.