Fotografinis didintuvas: du lęšiai realiam, didesniam atvaizdui
1 · Spėk
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?
- 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.
2 · Paruošk
- Atidaryk „Fotografinis didintuvas“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. L1 turi f = 8 cm; L2 turi f = 12 cm, atskirti 34 cm.
- Įjunk L1 atvaizdo atstumo ir sistemos didinimo rodmenis.
- Nustatyk daikto atstumą nuo L1 kiekvienam bandymui ir užsirašyk L1 atvaizdo atstumą bei bendrąjį sistemos didinimą.
3 · Rink duomenis
| Daikto atstumas nuo L1 (cm) | L1 atvaizdo atstumas (cm) | Sistemos didinimas M |
|---|---|---|
| 12.00 | ||
| 16.00 | ||
| 20.00 |
Braišyk sistemos didinimą M (y ašis) prieš daikto atstumą nuo L1 (x ašis) savo trims bandymams.
4 · Analizuok
- 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.
5 · Išplėsk
- 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.
Fizika už šio eksperimento
Dviejų pakopų didintuvo didinimas
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.
Optika
- Sutraukiantis lęšis: realūs atvaizdai už 2f
- Židinio taškas: kur atvaizdai pabėga į begalybę
- Lęšis kaip didinamasis stiklas
- Išskaidantysis lęšis: visada tariamas, visada sumažintas
- Įgaubtas veidrodis: realūs atvaizdai kaip sutraukiančiojo lęšio
- Išgaubtas veidrodis: visada sumažintas tariamas atvaizdas
- Plokščias veidrodis: specialus, invariantinis atvejis
- Regimasis gylis: kodėl baseinas atrodo sekesnis nei yra
- Visiškasis vidinis atspindys: ribinis kampas
- Dviejų lęšių relė: atvaizdų grandininimas
- Sudėtinis mikroskopas: du lęšiai dideliam didinimui
- Prizmė lenkia šviesą: nuokrypio kampas