Optiikka

Hajottava linssi – näennäiskuva

Hajottava linssi tuottaa aina pienennetyn, pystyssä olevan näennäiskuvan.

Hajottava linssi – näennäiskuva – interaktiivinen Optiikka-simulaatio. Hajottava linssi tuottaa aina pienennetyn, pystyssä olevan näennäiskuvan. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.

Hajottava linssi

Hajottava linssi tuottaa aina pienennetyn, pystyssä olevan näennäiskuvan.

Hajottavat linssit levittävät säteet kuin virtuaalisesta polttopisteestä samalta puolelta, jolta valo saapuu, kun taas kupera peili levittää niitä kuin polttopisteestä peilin takana — molemmat elementit taittavat valon samalla tavalla, mutta sijoittavat virtuaalisen polttopisteensä vastakkaisille puolille. Jokainen objektietäisyys tuottaa näennäisen, pystyssä olevan, pienemmän kuvan. Likinäköisyyden silmälasit hyödyntävät tätä työntääkseen kaukopisteen ulospäin.

• Aina näennäiskuva
• m < 1 pystyssä

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

Hajottavalla linsillä on negatiivinen polttoväli. Muodostaako se koskaan todellisen, suurennetun kuvan, kuten kokoava linssi voi?

Punniteltavat ennusteet

• Ei – hajottava linssi muodostaa aina pienemmän, pystyssä olevan näennäiskuvan riippumatta objektietäisyydestä.
• Se muodostaa todellisen kuvan, kun objekti on tarpeeksi kaukana.
• Se muodostaa aina todellisen, suurennetun kuvan.

Muuttujien roolit

Mitä asetat:

• Objektietäisyys d_o (cm)

Mitä mittaat:

• Kuvan etäisyys d_i (cm)
• Suurennus m

Miten tutkimus etenee

1. Avaa hajottava näennäiskuva -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

Hajottavan linnssin kuvantaminen — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)

Hajottavalla linsillä on negatiivinen polttoväli. Arvon f < 0 sijoittaminen kaavaan 1/f = 1/d_o + 1/d_i tuottaa aina negatiivisen d_i:n (näennäisen) ja arvon 0 < m < 1 (pienennetty, pystyssä) mille tahansa positiiviselle objektietäisyydelle.

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, miksi riippumatta siitä, kuinka suureksi d_o kasvaa, d_i pysyy negatiivisena (näennäisenä) ja m positiivisena ja pienempänä kuin 1 hajottavalla linsillä – toisin kuin kokoavan linnssin käyttäytyminen kokoava todellinen kuva -kokeessa.

Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella

• Ovan turvareikä käyttää hajottavaa linssiä (tai vastaavaa laajakulmasuunnitelmaa) näyttääkseen pienennetyn, laajan näkökentän kuvan siitä, kuka on ulkopuolella. Selitä, miksi pienennetty kuva on juuri sitä, mitä haluaisit turvareiän tarkoitukseen.
• Kun d_o kasvaa hyvin suureksi (objekti hyvin kaukana), mihin d_i lähestyy? Vertaa sitä linnssin polttoväliin ja selitä fysikaalisesti, miksi hajottavan linnssin näennäiskuva ei voi koskaan liikkua oman polttopisteensä ohi.

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

1. Tervetuloa hajottavaan näennäiskuvaan
2. Valitse objekti
3. Paina Toista
4. Aina näennäinen
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