Optiikka

Kahden linnssin relaasi

Ensimmäinen linssi muodostaa todellisen käänteisen kuvan; toinen kuvaa sen uudelleen. Kaksi kääntymistä kumoavat toisensa, joten järjestelmän kuva on pystyssä.

Kahden linnssin relaasi – interaktiivinen Optiikka-simulaatio. Ensimmäinen linssi muodostaa todellisen käänteisen kuvan; toinen kuvaa sen uudelleen. Kaksi kääntymistä kumoavat toisensa, joten järjestelmän kuva on pystyssä. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.

Kahden linnssin relaasi

Ensimmäinen linssi muodostaa todellisen käänteisen kuvan; toinen kuvaa sen uudelleen. Kaksi kääntymistä kumoavat toisensa, joten järjestelmän kuva on pystyssä.

Objektiivilinssi muodostaa todellisen välikuvan; okulaari tai toinen linssi kuvaa sen uudelleen havaitsijalle. Kaksi kääntymistä tuottavat pystyssä olevan lopullisen kuvan – vakiintunut relaasi mikroskoopeissa ja projisointijärjestelmissä. Etäisyyden on asetettava välikuva sopivaan konjugaattipisteeseen.

• Kaksi todellista kuvaa
• Kokonais-M = tulo

Tutkimustiivistelmä

Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista

Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.

Tutkimuskysymys

Kaksi identtistä kokoavaa linssiä on sijoitettu niin, että ensimmäisen linnssin kuva tulee toisen linnssin objektiksi. Kerrotaanko järjestelmän kokonaissuurennus yksinkertaisesti kahden linnssin yksittäiset suurennukset?

Punniteltavat ennusteet

• Järjestelmän suurennus on yksittäisten suurennusten summa.
• Kyllä – järjestelmän suurennus on kunkin linnssin yksittäisen suurennuksen tulo: M = m₁ × m₂.
• Järjestelmän suurennusta ei voi ennustaa yksittäisten linssien suurennuksista.

Muuttujien roolit

Mitä asetat:

• Objektietäisyys L1:stä (cm)

Mitä mittaat:

• L1:n kuvan etäisyys (cm)
• Järjestelmän suurennus M

Miten tutkimus etenee

1. Avaa kaksoislinssirelaasi -esiasetus ja paina Nollaa. Molemmilla linsseillä on f = 10 cm, erotettuna 40 cm:llä.
2. Ota käyttöön ensimmäisen linnssin kuvan etäisyyden ja järjestelmän suurennuksen lukemat.
3. Aseta objektietäisyys linssistä 1 jokaiselle suoritukselle ja kirjaa ensimmäisen kuvan etäisyys ja kokonaisjärjestelmän suurennus.

Hallitseva yhtälö

Yhdistelmäjärjestelmän suurennus — M = m₁·m₂·…

Mille tahansa kuvantavien elementtien ketjulle kokonaisjärjestelmän suurennus on kunkin yksittäisen elementin suurennuksen tulo: M = m₁ × m₂ × ... Jokainen elementti kuvaa minkä tahansa objektin (todellisen tai edellisen elementin kuvan), jonka se oikeasti vastaanottaa.

Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään

• Yhdelle suoritukselle laske L1:n kuvan etäisyys d_i1 kaavasta 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 10 cm), sitten L2:n objektietäisyys d_o2 = 40 − d_i1, sitten L2:n kuvan etäisyys d_i2 kaavasta 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 10 cm). Lopuksi M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Vertaa M:ää taulukkoon.
• Selitä, miksi L1:n todellinen kuva muuttuu L2:n todelliseksi OBJEKTiksi – toinen linssi ei välitä siitä, että sen ”objekti” on oikeastaan ensimmäisen linnssin muodostama kuva; se kuvaa vain mitkä tahansa siihen saapuvat valonsäteet.

Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella

• Kun objekti istuu L1:n 2f-pisteessä (d_o1 = 20 cm, joten d_i1 = 20 cm myös), järjestelmän suurennukseksi tulee täsmälleen 1 – lopullinen kuva on samankokoinen ja -suuntainen kuin alkuperäinen objekti, vaikka se kulki kahden erillisen kääntymisen läpi. Selitä, miksi kaksi kääntymistä (yksi per linssi) kumoavat toisensa antaen pystyssä olevan ekvivalentin loppusuunnan… vai kumoavatko ne? Tarkista etumerkkisi.
• Monilinssirelaasijärjestelmiä, kuten tätä, käytetään endoskoopeissa ja periskooveissa kuvan kuljettamiseen etäisyyden yli menettämättä kokoa tai selkeyttä. Selitä, miksi yksi hyvin pitkäpolttovälinen linssi ei voisi saavuttaa samaa kompaktia relaasia.

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

1. Tervetuloa kaksoislinssirelaasiin
2. Valitse ensimmäinen linssi
3. Paina Toista
4. Kahden linnssin relaasi
5. Avaa Ominaisuudet-paneeli
6. Onnistuit!

Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.

Avaa interaktiivinen laboratorio →

Lataa työarkki →

Ohuen linnssin yhtälö