Optika

Lęšių gamintojo lęšis (iš spindulių)

Šio lęšio židinio nuotolis kyla iš jo paviršių kreivių ir stiklo rodiklio: 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂).

Lęšių gamintojo lęšis (iš spindulių) — interaktyvi Optika simuliacija. Šio lęšio židinio nuotolis kyla iš jo paviršių kreivių ir stiklo rodiklio: 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂). Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

Lęšių gamintojo lygtis

Šio lęšio židinio nuotolis kyla iš jo paviršių kreivių ir stiklo rodiklio: 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂).

Lęšių gamintojo formulė 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂) rodo, kad židinio nuotolis kyla iš kreivių ir stiklo rodiklio. Šis eksperimentas stato lęšį iš aiškių spindulių, kad patikrintum, kaip stipresnė kreivė ar aukštesnio rodiklio stiklas trumpina f.

• 1/f = (n−1)(1/R₁−1/R₂)
• f iš kreivių

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

Lęšio židinio nuotolis kyla iš jo stiklo rodiklio ir dviejų paviršių kreivumo. Ar vieno paviršiaus plokštinimas (didesnis kreivumo spindulys) didina ar mažina židinio nuotolį?

Svarstytini spėjimai

• Didina — statesnis paviršius (didesnis spindulys) silpniau lenkia šviesą, duodamas ilgesnį židinio nuotolį.
• Statesnis paviršius mažina židinio nuotolį.
• Paviršiaus kreivumas neveikia židinio nuotolio, veikia tik stiklo rodiklis.

Kintamųjų vaidmenys

Ką tu nustatai:

• Pirmojo paviršiaus spindulys R₁ (cm)

Ką tu matauji:

• Židinio nuotolis f (cm)

Kaip vyksta tyrimas

1. Atidaryk „Lęšių gamintojo lygtis“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Šis lęšis turi rodiklį n = 1.5, su antru paviršiaus spinduliu fiksuotu R₂ = −20 cm.
2. Įjunk židinio nuotolio rodmuo.
3. Nustatyk pirmojo paviršiaus kreivumo spindulį kiekvienam bandymui ir užsirašyk gaunamąjį židinio nuotolį.

Valdančioji lygtis

Lęšių gamintojo lygtis — 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂)

Plonojo lęšio židinio nuotolis kyla tiesiogiai iš jo stiklo rodiklio ir abiejų paviršių kreivių: 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂). Taip lęšių dizaineris prognozuoja optinę elgseną iš fizinių gamybos parametrų.

Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti

• Vienam bandymui apskaičiuok f iš 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂) naudodamas n = 1.5, R₂ = −20 cm. Palygink su lentele.
• Paaiškink, naudodamas lęšių gamintojo lygtį, kodėl R₁ didinimas (darant pirmąjį paviršių statesnį/mažiau kreivą) didina židinio nuotolį — statesnis lęšis silpniau lenkia šviesą.

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Šis lęšis turi R₁ > 0 ir R₂ < 0 — abu paviršiai išsikiša išorėn (dvikumpis lęšis), stipriausia paprasta sutraukiančioji forma. Paaiškink, naudodamas lęšių gamintojo lygtį, kodėl plokščiai-išgaubtas lęšis (viena plokščia pusė, R = ∞) turi ilgesnį židinio nuotolį nei dvikumpis lęšis iš to paties stiklo ir palyginamos kreivės.
• Akinių lęšių gamintojai renkasi paviršių kreivumes (ne tik stiklo rodiklį), kad pasiektų nurodytąjį židinio nuotolį valdydami svorį ir krašto storį. Paaiškink, kodėl du skirtingi (R₁, R₂) poros gali duoti tiksliai tą patį židinio nuotolį, naudodamas lęšių gamintojo lygties struktūrą.

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

1. Sveiki atvykę prie lęšių gamintojo
2. Pasirink lęšį
3. Spausk Leisti
4. Kreivė nustato židinio nuotolį
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