단순 돋보기: 각배율

1 · 예측

이완된 눈으로 사용하는 단순 돋보기는 물체가 렌즈의 초점에 정확히 놓여 있습니다. 초점거리가 더 짧은 렌즈는 각배율이 더 높습니까, 더 낮습니까?

• 초점 거리가 짧을수록 배율이 낮아집니다.
• 배율은 렌즈의 초점 거리에 의존하지 않습니다.
• 더 높음 - 초점 거리가 짧을수록 눈의 육안 근거리 지점이 허용하는 것보다 물체에 훨씬 더 가까이 다가갈 수 있어 겉보기 각도 크기가 더 커집니다.

2 · 설정

1. “단순 돋보기(simple-magnifier)” 프리셋을 열고 초기화를 누르세요. 물체는 렌즈의 초점에 정확히 놓여 있습니다(이완된 눈으로 보기, 무한대에 허상).
2. 각배율 표시를 활성화하세요.
3. 각 시행에 대해 렌즈의 초점 거리를 설정하고 결과 각도 배율을 기록합니다.

3 · 데이터 수집

세 번의 시행에 대해 M(y축)을 1/f(x축)에 대해 그래프로 그리세요. 직선이 원점을 지납니까?

4 · 분석

1. 한 시행에 대해, 표준 근점 거리 N = 25 cm를 사용하여 M = N/f를 계산하세요. 표와 비교하세요.
2. 더 짧은 초점 거리가 더 높은 배율을 제공하는 이유를 설명하십시오. 편안한 눈이 자신의 육안 근거리 지점이 허용하는 것보다 훨씬 더 가까운 곳에서 물체를 볼 수 있게 하여 물체가 훨씬 더 큰 각도에 맞도록 만듭니다.

5 · 확장

1. 매우 짧은 초점 거리 돋보기(높은 M 제공)는 작동 거리도 매우 짧아(물체가 렌즈에 거의 닿음) 특정 배율을 지나면 실용적이지 않습니다. 보석 세공인의 확대경과 간단한 손 돋보기가 약 10×–20×를 거의 초과하지 않는 이유를 설명하십시오.
2. 단순 렌즈로 실질적으로 달성할 수 있는 것보다 훨씬 높은 배율을 위해, 광학 설계자는 복합 시스템(compound-microscope 실험처럼)으로 전환합니다. 극도로 짧은 초점거리의 렌즈 하나를 쓰는 대신, 적당한 배율의 두 단계를 연결하는 것이 왜 실용적인 해법인지 설명하세요.

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