광학
볼록 렌즈 — 실상
초점거리 f를 넘어선 물체: 반전된 실상이 형성된다(m = −dᵢ/dₒ).
볼록 렌즈 — 실상 — 인터랙티브 광학 시뮬레이션. 초점거리 f를 넘어선 물체: 반전된 실상이 형성된다(m = −dᵢ/dₒ). 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.
얇은 렌즈 상
물체가 f 밖: 반대쪽에 실상(뒤집힘)이 형성됩니다 (m = −dᵢ/dₒ).
얇은 렌즈 방정식 1/f = 1/d_o + 1/d_i는 상의 위치를 알려줍니다. d_o > f이면 상 거리가 양수이므로 광선이 모여 반대편에 실상을 만듭니다. 음수 배율 부호는 상의 도립을 나타냅니다. 이 프리셋은 물체를 f보다 멀리 두어 광학대 눈금 위에서 상이 선명하게 맺히도록 합니다.
- 1/f = 1/d_o + 1/d_i
- m = −d_i/d_o
조사 개요
랩을 열기 전에 질문을 계획하세요.
이 브리프는 사전 렌더링된 페이지를 반영합니다. 탐구 질문, 서로 다른 예측, 변수의 역할, 지배 법칙, 설정, 분석 및 확장 질문을 이 순서로 계속 표시합니다.
운전 질문
물체가 수렴 렌즈의 초점 거리 너머에 위치합니다. 렌즈에서 멀어질수록 반대편에 맺힌 실상은 렌즈에 가까워지나요, 멀어지나요?
검토할 예측
- 렌즈에 가까울수록 - 멀리 있는 물체는 초점에 더 가까운 이미지를 형성합니다.
- 렌즈에서 더 멀리 떨어져 있습니다.
- 이미지 거리는 물체 거리에 의존하지 않습니다.
다양한 역할
설정하는 것:
- 물체 거리 d_o (cm)
측정하는 것:
- 이미지 거리 d_i (cm)
- 배율 m
실험 진행 방법
- converging-real 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 렌즈의 초점거리는 10cm로 고정되어 있습니다.
- 상 거리 및 배율 표시를 활성화하세요.
- 각 시행의 개체 거리를 설정하고 이미지 거리와 배율을 기록합니다.
지배방정식
얇은 렌즈 방정식 — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)
얇은 렌즈의 경우 물체 거리, 이미지 거리 및 초점 거리는 1/f = 1/d_o + 1/d_i로 관련됩니다. 이 단일 방정식은 부호 있는 거리를 사용하여 수렴 및 발산 렌즈를 모두 다루고 있습니다.
측면 배율 — m = −dᵢ/dₒ
물체에 대한 이미지의 크기는 m = -d_i/d_o입니다. 음수 m은 반전된 이미지를 의미합니다. |엠| > 1은 이미지가 확대되었음을 의미합니다.
인쇄용 실험지에서 학생이 계산할 내용
- 한 번의 시행에 대해 f = 10cm를 사용하여 1/f = 1/d_o + 1/d_i에서 d_i를 계산한 다음 m = −d_i/d_o를 계산합니다. 두 가지를 모두 표와 비교해보세요.
- 얇은 렌즈 방정식을 이용해, 물체를 렌즈에서 더 멀리 옮길수록(d_o가 증가할수록) 상 거리가 초점거리를 향해 줄어드는 이유를 설명하세요.
실험 밖에서의 활용
- 모든 시행은 음의 배율을 제공합니다. 물체와 비교하여 이미지의 방향에 대해 음의 m이 물리적으로 무엇을 의미하는지 설명하십시오.
- 카메라 렌즈는 초점 거리를 벗어난 모든 물체에 대해 센서에 실제 이미지를 형성합니다. 매우 멀리 있는 물체(d_o ≫ f)를 촬영하면 항상 이미지가 초점면에 매우 가깝게 배치되는 이유를 데이터를 사용하여 설명하십시오.
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 가까워질까요, 멀어질까요?
- 물체를 더 멀리 옮기기
- 상 기록하기
- 데이터 열기
- 근거 설명하기
대화형 시뮬레이션을 열어 장면을 빌드하고 재생을 누른 뒤, 실시간 측정 및 가이드 튜토리얼과 함께 탐구해 보세요.