Optika

Astronominis teleskopas

Afokaliniai lęšiai skiriami per f_objective + f_eyepiece; M = −f_objective/f_eyepiece yra kampinis didinimas tolimam daiktui, o suolelio atvaizdas artimam daiktui rodo skersinį didinimą f_eyepiece/f_objective.

Astronominis teleskopas — interaktyvi Optika simuliacija. Afokaliniai lęšiai skiriami per f_objective + f_eyepiece; M = −f_objective/f_eyepiece yra kampinis didinimas tolimam daiktui, o suolelio atvaizdas artimam daiktui rodo skersinį didinimą f_eyepiece/f_objective. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

Astronominis teleskopas

Afokalinis teleskopas skiria lęšius per f_objective + f_eyepiece; M = −f_objective/f_eyepiece.

Objektyvo židinio plokštuma sutampa su okuliaro židinio plokštuma, todėl lęšių atskyrimas yra f_objective + f_eyepiece, o lygiagrečiai įėję spinduliai išeina lygiagrečiai. Kampinis didinimas yra židinio nuotolių santykis; neigiamas ženklas rodo apvertimą.

• M = −f_obj/f_eye
• Kampinis didinimas

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

Afokalinis (Keplerio) teleskopas stato savo objektyvą ir okularą taip, kad jų židinio taškai sutampa — lygiagreti šviesa į, lygiagreti šviesa laukan. Ar trumpesnis okuliaro židinio nuotolis duoda aukštesnį ar žemesnį teleskopo didinimą?

Svarstytini spėjimai

• Trumpesnis okuliaras duoda žemesnį didinimą.
• Okuliaro židinio nuotolis neveikia didinimo.
• Aukštesnį — didinimas yra objektyvo ir okuliaro židinio nuotolių santykis, tad okuliaro židinio nuotolio sutraukimas didina santykį.

Kintamųjų vaidmenys

Ką tu nustatai:

• Okuliaro židinio nuotolis f_e (cm)

Ką tu matauji:

• Kampinis didinimas M

Kaip vyksta tyrimas

1. Atidaryk „Afokalinis teleskopas“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Objektyvas turi f = 100 cm; du lęšiai atskirti savo sudėtiniais židinio nuotoliais (afokalinė sąlyga).
2. Įjunk kampinio didinimo rodmuo.
3. Nustatyk okuliaro židinio nuotolį kiekvienam bandymui (objektyvas fiksuotas f = 100 cm) ir užsirašyk gaunamąjį didinimą.

Valdančioji lygtis

Teleskopo kampinis didinimas — M = −f_o/f_e

Afokalinio Keplerio teleskopo kampinis didinimas yra M = −f_o/f_e, objektyvo židinio nuotolio ir okuliaro santykis. Ilgesnis objektyvas ar trumpesnis okuliaras abu didina didinimą.

Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti

• Vienam bandymui apskaičiuok M = −f_o/f_e naudodamas f_o = 100 cm. Palygink su lentele.
• Paaiškink, kodėl didinimas yra neigiamas (apverstas atvaizdas, tipinis paprastam Keplerio teleskopui) ir kodėl trumpesnis okuliaro židinio nuotolis didina M dydį.

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Skirtingai nei okuliaras (kuris nustato didinimą), OBJEKTYVO lęšio skersmuo (nerodomas šiame tik židinio nuotolio modelyje) lemia, kiek šviesos teleskopas surenka, ir jo galutinę skyros galią. Paaiškink, kodėl astronomus labiau rūpi teleskopo apertūra (objektyvo skersmuo) nei vien tik didinimas.
• „Afokalinis“ reiškia, kad lygiagreti šviesa į gamina lygiagrečią šviesą laukan — teleskopas pats neturi vieno bendro židinio nuotolio, skirtingai nei fotoaparato lęšis ar lupa. Paaiškink, kodėl šis dizainas idealus labai tolimiems daiktams (iš esmės begalybėje) žiūrėti atsipalaidavusia akimi.

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

1. Sveiki atvykę prie teleskopo
2. Pasirink objektyvo lęšį
3. Spausk Leisti
4. Tolimų daiktų kampinis dydis
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