Optika

Dviejų lęšių didintuvas

Du sutraukiantys lęšiai nuosekliai projektuoja padidintą realų atvaizdą — bendrasis didinimas yra pakopų sandauga.

Dviejų lęšių didintuvas — interaktyvi Optika simuliacija. Du sutraukiantys lęšiai nuosekliai projektuoja padidintą realų atvaizdą — bendrasis didinimas yra pakopų sandauga. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

Dviejų lęšių didintuvas

Du sutraukiantys lęšiai nuosekliai projektuoja padidintą realų atvaizdą — bendrasis didinimas yra pakopų sandauga.

Panašus sutraukiančių lęšių stovas, bet suderintas projektuoti padidintą realų atvaizdą ant ekrano ar juostos. Kiekviena pakopa prideda didinimo, dauginamą per visą traukinį — naudojama fotografiniuose didintuvuose ir kai kuriose projekcinėse sistemose.

• Realus padidintas atvaizdas
• M = pakopų sandauga

Tyrimo santrauka

Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją

Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.

Pagrindinis klausimas

Skirtingai nei sudėtinio mikroskopo paprastai tariamasis galutinis atvaizdas, fotografiniam didintuvui reikia projektuoti REALŲ, padidintą atvaizdą ant fotografinio popieriaus. Ar du sutraukiantys lęšiai nuosekliai vis dar gali gaminti realų (ne tariamą) galutinį atvaizdą?

Svarstytini spėjimai

• Ne — dviejų lęšių grandininimas visada gamina tariamą galutinį atvaizdą.
• Tai priklauso tik nuo daikto atstumo, ne nuo lęšių išdėstymo.
• Taip — su tinkamu atskyrimu ir židinio nuotoliais, dviejų lęšių grandinės galutinis atvaizdas nusileidžia realus, paruoštas projektuoti ant paviršiaus.

Kintamųjų vaidmenys

Ką tu nustatai:

• Daikto atstumas nuo L1 (cm)

Ką tu matauji:

• L1 atvaizdo atstumas (cm)
• Sistemos didinimas M

Kaip vyksta tyrimas

1. Atidaryk „Fotografinis didintuvas“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. L1 turi f = 8 cm; L2 turi f = 12 cm, atskirti 34 cm.
2. Įjunk L1 atvaizdo atstumo ir sistemos didinimo rodmenis.
3. Nustatyk daikto atstumą nuo L1 kiekvienam bandymui ir užsirašyk L1 atvaizdo atstumą bei bendrąjį sistemos didinimą.

Valdančioji lygtis

Dviejų pakopų didintuvo didinimas — M = m₁·m₂·…

Kaip bet kuri sudėtinė lęšių grandinė, didintuvo sistemos didinimas yra jo dviejų lęšių atskirų didinimų sandauga: M = m₁ × m₂. Atidus židinio nuotolių ir atskyrimo pasirinkimas užtikrina, kad galutinis atvaizdas nusileistų realus (ne tariamas), paruoštas projektuoti.

Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti

• Vienam bandymui apskaičiuok L1 atvaizdo atstumą d_i1 iš 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 8 cm), tada L2 daikto atstumą d_o2 = 34 − d_i1, tada jo atvaizdo atstumą d_i2 iš 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 12 cm). Galiausiai M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Palygink M su lentele.
• Šio eksperimento numatytasis daikto atstumas (16 cm, L1 2f taškas) duoda M = 2 su REALIU galutiniu atvaizdu. Paaiškink, kodėl d_i2 ženklo tikrinimas (teigiamas = realus) svarbu tam, ar ši sistema iš tikrųjų galėtų projektuoti ant fotografinio popieriaus.

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Kad didintuvas veiktų, jo galutinis atvaizdas turi nusileisti teigiamu (realiu) atstumu už L2, tiksliai tame aukštyje, kur sėdi fotografinis popierius. Paaiškink, kodėl didintuvo dizainas turi atidžiai valdyti abiejų lęšių židinio nuotolius ir atskyrimą, kad tai garantuotų.
• Palygink šio eksperimento numatytąjį M = 2 (realus galutinis atvaizdas) su „Dviejų lęšių relė“ M = 1 ir „Sudėtinis mikroskopas“ M = 4 (paprastai žiūrimu kaip tariamas per okularą). Paaiškink, kodėl TOS PAČIOS dviejų lęšių grandinės matematika (didinimų sandauga) gali gaminti tokias skirtingas praktines išvadas, priklausomai nuo konkrečių pasirinktų židinio nuotolių ir atskyrimo.

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Sveiki atvykę prie sudėtinio didintuvo
2. Pasirink daiktą
3. Spausk Leisti
4. Padidintas tarpinis atvaizdas
5. Atidaryk Savybių skydą
6. Tau pavyko!

Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.

Atidaryk interaktyvią laboratoriją →

Atsisiųsti darbo lapą →

Plonojo lęšio lygtis