광학

두 렌즈 확대기

두 개의 볼록 렌즈를 직렬로 배치하면 확대된 실상을 투영합니다 — 전체 배율은 각 단계 배율의 곱입니다.

두 렌즈 확대기 — 인터랙티브 광학 시뮬레이션. 두 개의 볼록 렌즈를 직렬로 배치하면 확대된 실상을 투영합니다 — 전체 배율은 각 단계 배율의 곱입니다. 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.

두 렌즈 확대

두 수렴 렌즈가 직렬로 확대 실상을 투사합니다 — 전체 확대율은 각 단계의 곱입니다.

수렴 렌즈를 비슷하게 쌓지만, 확대된 실상을 스크린이나 필름에 투영하도록 배치합니다. 각 단계가 사슬 전체에 걸쳐 곱해지는 배율을 더합니다 — 사진 확대기와 일부 투영 시스템에 사용됩니다.

조사 개요

이 브리프는 사전 렌더링된 페이지를 반영합니다. 탐구 질문, 서로 다른 예측, 변수의 역할, 지배 법칙, 설정, 분석 및 확장 질문을 이 순서로 계속 표시합니다.

복합 현미경의 일반적인 가상 최종 이미지와 달리 사진 확대기는 실제 확대 이미지를 인화지에 투사해야 합니다. 두 개의 수렴 렌즈가 연속해서 실제(가상이 아닌) 최종 이미지를 생성할 수 있습니까?

설정하는 것:

측정하는 것:

compound-enlarger 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. L1은 f = 8cm입니다. L2는 f = 12cm이고 34cm로 구분됩니다.
L1의 상 거리 및 시스템 배율 표시를 활성화하세요.
각 시행에 대해 L1으로부터의 물체 거리를 설정하고 L1의 이미지 거리와 전체 시스템 배율을 기록합니다.

2단계 확대기 배율 — M = m₁·m₂·…

다른 복합 렌즈 체인과 마찬가지로 확대기의 시스템 배율은 두 렌즈의 개별 배율을 곱한 것입니다: M = m₁ × m₂. 초점 거리와 간격을 신중하게 선택하면 최종 이미지가 실상(허상이 아님)으로 맺혀 투사할 준비가 됩니다.

한 번의 시행에서는 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1(f₁ = 8cm)에서 L1의 이미지 거리 d_i1을 계산하고, 그런 다음 L2의 물체 거리 d_o2 = 34 − d_i1, 그런 다음 1/f² = 1/d_o2 + 1/d_i2(f₂ = 12cm)에서 이미지 거리 d_i2를 계산합니다. 마지막으로 M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2)입니다. M을 테이블과 비교하십시오.
이 사전 설정의 기본 개체 거리(16cm, L1의 2f 지점)는 실제 최종 이미지에서 M = 2를 제공합니다. 이 시스템이 실제로 인화지에 투영할 수 있는지 여부에 대해 d_i2의 부호(양수 = 실수)를 확인하는 것이 중요한 이유를 설명하십시오.

확대기가 작동하려면 최종 이미지가 L2를 넘어 인화지가 놓인 정확한 높이의 양(실제) 거리에 도달해야 합니다. 이를 보장하기 위해 확대기 설계에서 두 렌즈의 초점 거리와 간격을 세심하게 제어해야 하는 이유를 설명하십시오.
이 실험의 기본값인 M = 2(실상 최종 이미지)를, compound-relay의 M = 1 및 compound-microscope의 M = 4(일반적으로 접안렌즈를 통해 허상으로 관찰됨)와 비교하세요. 동일한 2렌즈 체인 수학(배율의 곱)이 선택한 초점거리와 간격에 따라 왜 이렇게 다른 실질적 결과를 만들어내는지 설명하세요.

대화형 시뮬레이션을 열어 장면을 빌드하고 재생을 누른 뒤, 실시간 측정 및 가이드 튜토리얼과 함께 탐구해 보세요.