수렴 렌즈: 2f 이상의 실제 이미지
1 · 예측
물체가 수렴 렌즈의 초점 거리 너머에 위치합니다. 렌즈에서 멀어질수록 반대편에 맺힌 실상은 렌즈에 가까워지나요, 멀어지나요?
- 렌즈에 가까울수록 - 멀리 있는 물체는 초점에 더 가까운 이미지를 형성합니다.
- 렌즈에서 더 멀리 떨어져 있습니다.
- 이미지 거리는 물체 거리에 의존하지 않습니다.
2 · 설정
- 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.
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
- 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.
5 · 확장
- 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.
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.