光学
凹レンズ—虚像
凹レンズ总是成縮小、正立の虚像。
凹レンズ—虚像 — インタラクティブな光学シミュレーション。凹レンズ总是成縮小、正立の虚像。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
発散レンズ
発散レンズは常に縮小された正立の虚像を作ります。
発散レンズ（および凸面鏡）は、素子の後ろの焦点から来たかのように光線を広げます。物体の距離にかかわらず虚像・正立・縮小の像になります。近視用の眼鏡はこれを利用して遠点を外側に押し出します。
- 常に虚像
- m < 1 かつ正立
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
発散レンズの焦点距離は負である。収束レンズのように、実像や拡大像を形成することはあるか？
検討する予測
- ない — 発散レンズは物体距離にかかわらず、常に小さく正立した虚像を形成する。
- 物体が十分遠いときに実像を形成する。
- 常に実像と拡大像を形成する。
可変的な役割
設定するもの：
- 物体距離 d_o (cm)
測定するもの：
- 像距離 d_i (cm)
- 倍率 m
実験の進め方
- diverging-virtual プリセットを開き、「リセット」を押す。レンズの焦点距離は −10 cm に固定されている。
- 像距離と倍率の表示を有効にする。
- 各試行の物体距離を設定し、像距離と倍率を記録する。
支配方程式
発散レンズの結像 — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)
発散レンズの焦点距離は負である。f < 0 を 1/f = 1/d_o + 1/d_i に代入すると、正の任意の物体距離で必ず d_i は負（虚像）、0 < m < 1（縮小・正立）になる。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- 1回の試行について、f = −10 cm を用いて 1/f = 1/d_o + 1/d_i から d_i を計算し、次に m = −d_i/d_o を計算する。両方を表と比較する。
- d_o がどれほど大きくても、発散レンズでは d_i が負（虚像）のままで、m が正かつ 1 未満に保たれる理由を説明する。これは converging-real 実験の収束レンズの挙動とは異なる。
実験以外での活用
- ドアののぞき穴は、発散レンズ（または同様の広角設計）を使って、外にいる人を縮小した広い視野の像として見せる。のぞき穴の目的に縮小像がまさに適している理由を説明する。
- d_o が非常に大きくなる（物体が非常に遠くなる）と、d_i は何に近づくか？レンズの焦点距離と比較し、発散レンズの虚像が自身の焦点を越えて移動できない物理的な理由を説明する。
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 発散レンズ（虚像）へようこそ
- 物体を選択
- 再生
- 常に虚像
- インスペクターを開く
- 完了です！
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。