Optiikka

Likinäköisyys korjattu

Hajottava linssi (negatiivinen teho) siirtää kaukopisteen äärettömyyteen, ja kaukainen objekti tarkentuu.

Likinäköisyys korjattu – interaktiivinen Optiikka-simulaatio. Hajottava linssi (negatiivinen teho) siirtää kaukopisteen äärettömyyteen, ja kaukainen objekti tarkentuu. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.

Likinäköisyyden korjaus

Hajottava linssi (negatiivinen teho) siirtää kaukopisteen äärettömyyteen, ja kaukainen objekti tarkentuu.

Kovera (hajottava) silmälasilinssi levittää säteet ennen kuin ne saapuvat silmään, siirtäen polttotason taaksepäin verkkokalvolle kaukaisille objekteille. Teho valitaan niin, että kaukopiste siirtyy äärettömyyteen – likinäköisyyden vakiintunut korjaus.

• Hajottava linssi
• Kaukopiste → ∞

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

Likinäköisen silmän hajottava korjaava linssi (f = −70 cm tässä) on tarkoitettu saamaan kaukaiset objektit näyttämään silmän kaukopisteessä sen sijaan. Toimiiko tämä samalla tavalla riippumatta siitä, kuinka kaukana todellinen objekti oikeasti on?

Punniteltavat ennusteet

• Objektin etäisyyksien sisällä, joihin tämä pöytä todella pystyy, virtuaalisen kuvan etäisyys muuttuu edelleen merkittävästi kun todellinen objektin etäisyys muuttuu — se ei ole vielä lähentynyt kaukopisteen lähelle.
• Kyllä – mille tahansa riittävän kaukaiselle objektille hajottava linssi muodostaa näennäiskuvan hyvin lähelle omaa polttopistettään (lähellä kaukopistettä), riippumatta tarkasta todellisesta etäisyydestä.
• Korjaava linssi ei muuta efektiivistä kuvan etäisyyttä lainkaan.

Muuttujien roolit

Mitä asetat:

• Todellinen objektietäisyys d_o (cm)

Mitä mittaat:

• Korjaavan linnssin kuvan etäisyys d_i (cm)

Miten tutkimus etenee

1. Avaa korjattu likinäköisyys -esiasetus ja paina Nollaa. Korjaavalla hajottavalla linsillä on f = −70 cm, vastaten tämän silmän kaukopistettä.
2. Ota käyttöön korjaavan linnssin kuvan etäisyyden lukema.
3. Aseta todellinen objektietäisyys jokaiselle suoritukselle (kaikki kohtuullisen kaukana) ja kirjaa korjaavan linnssin muodostama näennäiskuvan etäisyys.

Hallitseva yhtälö

Miten korjaavat linssit ohjaavat valoa — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)

Hajoava korjaava linssi, jonka f on yhtä suuri kuin (negatiivinen arvo) silmän kaukopisteestä, muodostaa kuvan TODELLA etäisestä objektista — monien satojen senttimetrien päässä, paljon pidemmälle kuin pöytä-laboratorio voi saavuttaa — kaukopisteessä (tai hyvin lähellä) juuri siinä, missä lyhytnäköinen silmä SILTI voi tarkentaa. Lähempää kuin siinä, kuten tämän laskentataulukon omat testit osoittavat, kuva muuttuu edelleen huomattavasti objektin etäisyyden kanssa.

Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään

• Yhdelle suoritukselle laske d_i kaavasta 1/f = 1/d_o + 1/d_i arvolla f = −70 cm. Vertaa taulukkoon.
• Taulukossasi näkyy, että d_i muuttuu huomattavasti myös suurimmalla objektin etäisyydellä, jonka tämä pöytä voi saavuttaa (d_o = 100 cm, d_i on vain 58.8 % matkan päässä f = −70 cm). Käyttäen 1/f = 1/d_o + 1/d_i, selitä, miksi d_i tarvitsee d_o:n monista sadoista senttimetreistä ennen kuin se tulee todella lähelle f:ää — tämä korjaus tulee todella lähes täydelliseksi vain objekteille, jotka ovat paljon kauempana kuin tämä pöytä pystyy asettamaan, ei jokaiselle 'etäiselle' objektille.

Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella

• Tämä on korjaavien linssien todellinen mekanismi: ne eivät muuta sitä, mitä silmän oma linssi tekee – ne esikäsittelevät valon niin, että silmä ”näkee” korjatun kuvan etäisyydellä, johon se VOI jo tarkentaa. Selitä, miksi tämä tarkoittaa, että korjaavat linssit toimivat YHDESSÄ silmän oman optiikan kanssa sen korvaamisen sijaan.
• Vertaa tämän kokeen kiinteää f = −70 cm likinäköisyys-kokeen korjaavan tehon laskentaan kaukopisteelle = 70 cm (P = −100/70 ≈ −1.43 D, joten f = 1/P ≈ −70 cm). Varmenna, että nämä ovat sama linssi, kuvattuna kahdella eri tavalla (polttoväli vs. dioptereita).

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

1. Tervetuloa korjattuun likinäköisyyteen
2. Valitse korjaava linssi
3. Paina Toista
4. Hajottava korjaus
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