Optiikka

Kokoava linssi – todellinen kuva

Objekti f:n takana: todellinen, käänteinen kuva muodostuu toiselle puolelle (m = −dᵢ/dₒ).

Kokoava linssi – todellinen kuva – interaktiivinen Optiikka-simulaatio. Objekti f:n takana: todellinen, käänteinen kuva muodostuu toiselle puolelle (m = −dᵢ/dₒ). Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.

Ohuen linnssin kuvantaminen

Objekti f:n takana: todellinen, käänteinen kuva muodostuu toiselle puolelle (m = −dᵢ/dₒ).

Ohuen linnssin yhtälö 1/f = 1/d_o + 1/d_i paikantaa kuvan. Kun d_o > f, kuvan etäisyys on positiivinen, joten säteet kokoontuvat todelliseen kuvaan toiselle puolelle. Negatiivinen suurennuksen etumerkki merkitsee käänteisyyttä. Tämä esiasetus sijoittaa objektin f:n taakse, joten kuva on terävä optisen penkin mittakaavassa.

• 1/f = 1/d_o + 1/d_i
• m = −d_i/d_o

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

Objekti on kokoavan linnssin polttovälin takana. Kun siirrät sitä kauemmas linsistä, liikkuuko toiselle puolelle muodostuva todellinen kuva lähemmäs linssiä vai kauemmas?

Punniteltavat ennusteet

• Lähemmäs linssiä – kauempana oleva objekti muodostaa kuvansa lähemmäs polttopistettä.
• Kauemmas linsistä.
• Kuvan etäisyys ei riipu objektin etäisyydestä.

Muuttujien roolit

Mitä asetat:

• Objektietäisyys d_o (cm)

Mitä mittaat:

• Kuvan etäisyys d_i (cm)
• Suurennus m

Miten tutkimus etenee

1. Avaa kokoava todellinen kuva -esiasetus ja paina Nollaa. Linnssin polttoväli on kiinnitetty arvoon 10 cm.
2. Ota käyttöön kuvan etäisyyden ja suurennuksen lukemat.
3. Aseta objektietäisyys jokaiselle suoritukselle ja kirjaa kuvan etäisyys ja suurennus.

Hallitseva yhtälö

Ohuen linnssin yhtälö — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)

Ohuelle linsille objektietäisyys, kuvan etäisyys ja polttoväli ovat yhteydessä kaavalla 1/f = 1/d_o + 1/d_i. Tämä yksi yhtälö kattaa sekä kokoavat että hajottavat linssit käyttäen etumerkillisiä etäisyyksiä.

Poikittaisuurennus — m = −dᵢ/dₒ

Kuvan koko suhteessa objektiin on m = −d_i/d_o. Negatiivinen m tarkoittaa käänteistä kuvaa; |m| > 1 tarkoittaa, että kuva on suurennettu.

Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään

• Yhdelle suoritukselle laske d_i kaavasta 1/f = 1/d_o + 1/d_i arvolla f = 10 cm, sitten m = −d_i/d_o. Vertaa molempia taulukkoon.
• Selitä ohuen linnssin yhtälön avulla, miksi objektin siirtäminen kauemmas linsistä (d_o:n kasvattaminen) saa kuvan etäisyyden kutistumaan kohti polttoväliä.

Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella

• Jokainen suoritus antaa negatiivisen suurennuksen. Selitä, mitä negatiivinen m tarkoittaa fysikaalisesti kuvan orientaatiolle verrattuna objektiin.
• Kameralinssi muodostaa todellisen kuvan anturille mille tahansa objektille polttovälin takana. Selitä datasi avulla, miksi jotakin hyvin kaukana olevaa kuvaaminen (d_o ≫ f) sijoittaa kuvan aina hyvin lähelle polttotasoa.

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

1. Lähempänä vai kauempana?
2. Siirrä objektia kauemmas
3. Tallenna kuva
4. Avaa data
5. Selitä todisteesi

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

Avaa interaktiivinen laboratorio →

Lataa työarkki →

Ohuen linnssin yhtälö