اپتیک
نقطهٔ کانونی — پرتوهای موازی
جسم روی F: پرتوهای بیرونی موازیاند و تصویر در بینهایت ساخته میشود.
نقطهٔ کانونی — پرتوهای موازی — شبیهسازی تعاملی اپتیک. جسم روی F: پرتوهای بیرونی موازیاند و تصویر در بینهایت ساخته میشود. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
نقطهٔ کانونی
جسم را روی نقطهٔ کانونی بگذارید: پرتوهای خروجی موازیاند و تصویر در بینهایت ساخته میشود.
وقتی جسم دقیقاً روی نقطهٔ کانونی است، پرتوهای شکسته موازی از عدسی بیرون میروند — تصویر در بینهایت ساخته میشود. این حالت مرزی، تصاویر حقیقی (جسم بیرون F) را از مجازی (جسم درون F) جدا میکند. این پیشتنظیم ردیابی پرتوهای خروجی موازی روی نمودار پرتو را آسان کرده.
- d_o = f → d_i → ∞
- پرتوها موازی بیرون میآیند
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
وقتی جسم از فراتر به فاصلهٔ کانونی عدسی همگرا نزدیک میشود، با فاصلهٔ تصویر چه میشود؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- فاصلهٔ تصویر به صفر کوچک میشود.
- فاصلهٔ تصویر تقریباً ثابت میماند.
- فاصلهٔ تصویر بیحد رشد میکند و درست وقتی جسم به نقطهٔ کانونی میرسد به بینهایت واگرا میشود.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- فاصلهٔ جسم d_o (cm)
آنچه اندازه میگیرید:
- فاصلهٔ تصویر d_i (cm)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم نقطهٔ کانونی را باز کنید و Reset بزنید. فاصلهٔ کانونی عدسی ثابت 10 cm است.
- قرائت فاصلهٔ تصویر را فعال کنید.
- فاصلهٔ جسم را برای هر آزمایش تنظیم کنید (از فراتر به فاصلهٔ کانونی نزدیک شوید) و فاصلهٔ تصویر را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
معادلهٔ عدسی نازک نزدیک نقطهٔ کانونی — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)
وقتی فاصلهٔ جسم d_o به طول کانونی f نزدیک میشود، مخرج (d_o − f) در d_i = d_o·f/(d_o − f) به صفر نزدیک میشود و فاصلهٔ تصویر به بینهایت میرود — تصویر به نقطهای در بینهایت «فرار» میکند.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، d_i = d_o·f/(d_o − f) را با f = 10 cm حساب کنید. با جدول مقایسه کنید.
- با معادلهٔ عدسی نازک توضیح دهید چرا نزدیکشدن d_o − f به صفر (از سمت مثبت) مقدار d_i را به مثبتِ بینهایت میفرستد.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- وقتی جسم دقیقاً روی نقطهٔ کانونی است، پرتوهای ترککنندهٔ عدسی کامل موازی بیرون میآیند — تصویری «در بینهایت». توضیح دهید چرا فانوس دریایی یا نورافکن، حباب لامپش را دقیقاً روی نقطهٔ کانونی عدسی (یا آینه) میگذارد.
- همین برپاسازی — منبع روی نقطهٔ کانونی با پرتوهای خروجی موازی — کلیماتور نام دارد و برای ساخت تابهای موازی ابزار آزمایشگاهی به کار میرود. چرا دانشمندان برای بعضی آزمایشها تابِ نوری کاملاً موازی میخواهند؟
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- به نقطهٔ کانونی خوش آمدید
- انتخاب جسم
- Play را بفشارید
- پرتوها موازی بیرون میآیند
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.