Optiikka

Linssisuunnittelijan linssi (säteistä)

Tämän linnssin polttoväli määräytyy sen pintojen kaarevuuksista ja lasin taittokertoimesta: 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂).

Linssisuunnittelijan linssi (säteistä) – interaktiivinen Optiikka-simulaatio. Tämän linnssin polttoväli määräytyy sen pintojen kaarevuuksista ja lasin taittokertoimesta: 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂). Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.

Linssisuunnittelijan yhtälö

Tämän linnssin polttoväli määräytyy sen pintojen kaarevuuksista ja lasin taittokertoimesta: 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂).

Linssisuunnittelijan kaava 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂) osoittaa, että polttoväli syntyy kaarevuuksista ja lasin taittokertoimesta. Tämä esiasetus rakentaa linnssin eksplisiittisistä säteistä, jotta voit testata, miten voimakkaampi kaarevuus tai korkeammaindeksinen lasi lyhentää f:ää.

• 1/f = (n−1)(1/R₁−1/R₂)
• f kaarevuuksista

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

Linnssin polttoväli tulee sen lasin indeksistä ja kahden pinnan kaarevuudesta. Kasvattaako vai pienentääkö toisen pinnan litistämminen (suurempi kaarevuussäde) polttoväliä?

Punniteltavat ennusteet

• Kasvattaa – tasaisempi pinta (suurempi säde) taittaa valoa heikommin, antaen pidemmän polttovälin.
• Tasaisempi pinta pienentää polttoväliä.
• Pinnan kaarevuus ei vaikuta polttoväliin, vain lasin indeksi vaikuttaa.

Muuttujien roolit

Mitä asetat:

• Ensimmäisen pinnan säde R₁ (cm)

Mitä mittaat:

• Polttoväli f (cm)

Miten tutkimus etenee

1. Avaa linssisuunnittelija-esiasetus ja paina Nollaa. Tällä linsillä on indeksi n = 1.5, ja sen toisen pinnan säde on kiinnitetty arvoon R₂ = −20 cm.
2. Ota käyttöön polttovälin lukema.
3. Aseta ensimmäisen pinnan kaarevuussäde jokaiselle suoritukselle ja kirjaa syntyvä polttoväli.

Hallitseva yhtälö

Linssisuunnittelijan yhtälö — 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂)

Ohuen linnssin polttoväli tulee suoraan sen lasin indeksistä ja molemmista pinnan kaarevuuksista: 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂). Näin linnssisuunnittelija ennustaa optisen käyttäytymisen fysikaalisista valmistusparametreista.

Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään

• Yhdelle suoritukselle laske f kaavasta 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂) arvoilla n = 1.5, R₂ = −20 cm. Vertaa taulukkoon.
• Selitä linssisuunnittelijan yhtälön avulla, miksi R₁:n kasvattaminen (ensimmäisen pinnan litistäminen/vähemmän kaarevaksi) kasvattaa polttoväliä – tasaisempi linssi taittaa valoa vähemmän.

Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella

• Tällä linsillä on R₁ > 0 ja R₂ < 0 – molemmat pinnat pullistuvat ulospäin (kaksipuolisen kupera linssi), vahvin yleinen kokoava muoto. Selitä linssisuunnittelijan yhtälön avulla, miksi tasokupera linnsi (yksi tasainen puoli, R = ∞) on pidempipolttovälinen kuin samaa lasia ja verrattavalla kaarevuudella oleva kaksipuolisen kupera linssi.
• Silmälasilinssien valmistajat valitsevat pinnan kaarevuudet (eivät vain lasin indeksiä) saavuttaakseen määrätyn polttovälin halliten samalla painoa ja reunojen paksuutta. Selitä, miksi kaksi erilaista (R₁, R₂)-paria voisi antaa täsmälleen saman polttovälin käyttäen linssisuunnittelijan yhtälön rakennetta.

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

1. Tervetuloa linssisuunnittelijaan
2. Valitse linssi
3. Paina Toista
4. Kaarevuus määrää polttovälin
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