수렴 렌즈: 2f 이상의 실제 이미지

1 · 예측

물체가 수렴 렌즈의 초점 거리 너머에 위치합니다. 렌즈에서 멀어질수록 반대편에 맺힌 실상은 렌즈에 가까워지나요, 멀어지나요?

2 · 설정

  1. converging-real 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 렌즈의 초점거리는 10cm로 고정되어 있습니다.
  2. 상 거리 및 배율 표시를 활성화하세요.
  3. 각 시행의 개체 거리를 설정하고 이미지 거리와 배율을 기록합니다.

3 · 데이터 수집

물체 거리 d_o (cm)이미지 거리 d_i (cm)배율 m
15.00
20.00
30.00

세 번의 시행에 대해 1/d_i(y축)를 1/d_o(x축)에 대해 그래프로 그리세요. 직선입니까?

4 · 분석

  1. 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.
  2. 얇은 렌즈 방정식을 이용해, 물체를 렌즈에서 더 멀리 옮길수록(d_o가 증가할수록) 상 거리가 초점거리를 향해 줄어드는 이유를 설명하세요.

5 · 확장

  1. 모든 시행은 음의 배율을 제공합니다. 물체와 비교하여 이미지의 방향에 대해 음의 m이 물리적으로 무엇을 의미하는지 설명하십시오.
  2. 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.

이 실험의 물리학

얇은 렌즈 방정식

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

물체에 대한 이미지의 크기는 m = -d_i/d_o입니다. 음수 m은 반전된 이미지를 의미합니다. |엠| > 1은 이미지가 확대되었음을 의미합니다.

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