Optika

Dviejų lęšių relė

Pirmasis lęšis sukuria realų apverstą atvaizdą; antrasis jį atvaizduoja iš naujo. Du apvertimai vienas kitą panaikina — sisteminis atvaizdas status.

Dviejų lęšių relė — interaktyvi Optika simuliacija. Pirmasis lęšis sukuria realų apverstą atvaizdą; antrasis jį atvaizduoja iš naujo. Du apvertimai vienas kitą panaikina — sisteminis atvaizdas status. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

Dviejų lęšių relė

Pirmas lęšis sukuria realų apverstą atvaizdą; antrasis jį atvaizduoja iš naujo. Du apvertimai vienas kitą panaikina — sisteminis atvaizdas status.

Objektyvas formuoja realų tarpinį atvaizdą; okuliaras ar antras lęšis jį atvaizduoja stebėtojui. Du apvertimai duoda statų galutinį atvaizdą — standartinė relė mikroskopuose ir projekcinėse sistemose. Tarpas turi statyti tarpinį atvaizdą tinkamame jungtinio taško taške.

• Du realūs atvaizdai
• Bendrasis M = 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

Du identiški sutraukiantys lęšiai pastatyti taip, kad pirmojo lęšio atvaizdas tampa antrojo lęšio daiktu. Ar bendrosios sistemos didinimas tiesiog daugina dviejų lęšių atskirus didinimus?

Svarstytini spėjimai

• Sistemos didinimas yra atskirų didinimų suma.
• Taip — sistemos didinimas yra kiekvieno lęšio atskiro didinimo sandauga: M = m₁ × m₂.
• Sistemos didinimas negali būti prognozuojamas iš atskirų lęšių didinimų.

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 „Dviejų lęšių relė“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Abu lęšiai turi f = 10 cm, atskirti 40 cm.
2. Įjunk pirmojo lęšio atvaizdo atstumo ir sistemos didinimo rodmenis.
3. Nustatyk daikto atstumą nuo 1 lęšio kiekvienam bandymui ir užsirašyk pirmąjį atvaizdo atstumą bei bendrąjį sistemos didinimą.

Valdančioji lygtis

Sudėtinės sistemos didinimas — M = m₁·m₂·…

Bet kuriai atvaizdavimo elementų grandinei bendrasis sistemos didinimas yra kiekvieno atskiro elemento didinimo sandauga: M = m₁ × m₂ × ... Kiekvienas elementas atvaizduoja bet kokį daiktą (realų ar ankstesnio elemento atvaizdą), kurį jis iš tikrųjų gauna.

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 = 10 cm), tada L2 daikto atstumą d_o2 = 40 − d_i1, tada L2 atvaizdo atstumą d_i2 iš 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 10 cm). Galiausiai M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Palygink M su lentele.
• Paaiškink, kodėl L1 realus atvaizdas tampa L2 realiu DAIKTU — antrasis lęšis nesirūpina, kad jo „daiktas“ iš tikrųjų yra pirmojo lęšio suformuotas atvaizdas; jis tiesiog atvaizduoja bet kuriuos šviesos spindulius, kurie jį pasiekia.

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Daiktui sėdint L1 2f taške (d_o1 = 20 cm, tad d_i1 = 20 cm irgi), sistemos didinimas gaunasi tiksliai 1 — galutinis atvaizdas yra tokio pat dydžio ir orientacijos kaip originalus daiktas, nors jis praėjo per du atskirus apvertimus. Paaiškink, kodėl du apvertimai (po vieną kiekvienam lęšiui) panaikina vienas kitą, duodami status-ekvivalentinę galutinę orientaciją... ar tikrai? Patikrink ženklą.
• Daugialęšės relės sistemos, kaip ši, naudojamos endoskopuose ir periskopuose atvaizdui pernešti per atstumą neprarandant dydžio ar aiškumo. Paaiškink, kodėl vienas labai ilgo židinio nuotolio lęšis negalėtų pasiekti tos pačios kompaktiškos relės.

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

1. Sveiki atvykę prie sudėtinės relės
2. Pasirink pirmąjį lęšį
3. Spausk Leisti
4. Dviejų lęšių relė
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