광학
초점——평행 출사광
물체를 초점에 두면 출사광이 서로 평행하고 상은 무한대에 형성된다.
초점——평행 출사광 — 인터랙티브 광학 시뮬레이션. 물체를 초점에 두면 출사광이 서로 평행하고 상은 무한대에 형성된다. 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.
초점
물체를 초점에 두면 나가는 광선은 평행하고 상은 무한대에 형성됩니다.
물체가 정확히 초점에 있을 때 굴절 광선은 렌즈에서 평행하게 나갑니다 — 상은 무한대에 형성됩니다. 이 경계 사례는 실상(물체가 F 밖)과 허상(물체가 F 안)을 구분합니다. 이 프리셋은 광선도에서 평행하게 나가는 광선을 쉽게 추적할 수 있게 합니다.
- d_o = f → d_i → ∞
- 광선이 평행하게 나옴
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 그 너머에서 수렴 렌즈의 초점 거리에 접근하면 이미지 거리는 어떻게 됩니까?
검토할 예측
- 이미지 거리가 0을 향해 줄어듭니다.
- 이미지 거리는 거의 일정하게 유지됩니다.
- 이미지 거리는 무한대로 증가하며 물체가 초점에 도달하는 순간 무한대로 발산됩니다.
다양한 역할
설정하는 것:
- 물체 거리 d_o (cm)
측정하는 것:
- 이미지 거리 d_i (cm)
실험 진행 방법
- focal-point 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 렌즈의 초점거리는 10cm로 고정되어 있습니다.
- 상 거리 표시를 활성화하세요.
- 각 시행에 대한 물체 거리를 설정하고(그 너머에서 초점 거리에 접근) 이미지 거리를 기록합니다.
지배방정식
초점 근처의 Thin-Lens 방정식 — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)
물체 거리 d_o가 초점거리 f에 가까워지면, d_i = d_o·f/(d_o − f)의 분모(d_o − f)가 0에 가까워지면서 상 거리가 무한대로 향합니다 — 상이 무한히 먼 점으로 '탈출'하는 것입니다.
인쇄용 실험지에서 학생이 계산할 내용
- 한 번의 시행으로 f = 10cm를 사용하여 d_i = d_o·f/(d_o − f)를 계산합니다. 표와 비교해 보세요.
- 얇은 렌즈 방정식을 이용해, d_o − f가 (양의 방향에서) 0에 가까워질 때 d_i가 양의 무한대로 향하는 이유를 설명하세요.
실험 밖에서의 활용
- 물체가 정확히 초점에 위치하면 렌즈를 떠나는 광선은 완전히 평행하게 나옵니다. 즉 '무한대'의 이미지입니다. 등대나 탐조등의 전구가 정확히 렌즈(또는 거울)의 초점에 위치하는 이유를 설명하십시오.
- 평행 출력 광선을 생성하는 초점의 소스인 이 정확한 설정을 콜리메이터라고 하며 실험실 장비용 평행 빔을 생성하는 데 사용됩니다. 과학자들이 특정 실험을 위해 완벽하게 평행한 광선이 필요한 이유는 무엇입니까?
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 초점에 오신 것을 환영합니다
- 물체 선택
- 재생을 누르세요
- 나가는 광선이 평행
- 검사기 열기
- 잘 하셨습니다!
대화형 시뮬레이션을 열어 장면을 빌드하고 재생을 누른 뒤, 실시간 측정 및 가이드 튜토리얼과 함께 탐구해 보세요.