Optikk

Samlende linse — reelt bilde

Objekt utenfor f: et reelt, omvendt bilde dannes på den andre siden (m = −dᵢ/dₒ).

Samlende linse — reelt bilde — interaktiv Optikk-simulering. Objekt utenfor f: et reelt, omvendt bilde dannes på den andre siden (m = −dᵢ/dₒ). Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.

Tynnlinse-avbildning

Objekt utenfor f: et reelt, omvendt bilde dannes på den andre siden (m = −dᵢ/dₒ).

Tynnlinseformelen 1/f = 1/d_o + 1/d_i lokaliserer bildet. Når d_o > f er bildeavstanden positiv, så strålene konvergerer mot et reelt bilde på den andre siden. Det negative forstørrelsestegnet markerer vending. Denne forhåndsinnstillingen plasserer objektet utenfor f, så bildet er skarpt og på den optiske benkens skala.

• 1/f = 1/d_o + 1/d_i
• m = −d_i/d_o

Undersøkelsesgrunnlag

Planlegg spørsmålet før du åpner labben

Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.

Problemstilling

Et objekt ligger utenfor en samlende linses brennvidde. Når du flytter det lenger fra linsen, beveger det reelle bildet som dannes på den andre siden seg nærmere linsen eller lenger bort?

Prediksjoner å veie

• Nærmere linsen — et fjernere objekt danner bildet sitt nærmere brennpunktet.
• Lenger fra linsen.
• Bildeavstanden avhenger ikke av objektavstanden.

Variabelroller

Hva du setter:

• Objektavstand d_o (cm)

Hva du måler:

• Bildeavstand d_i (cm)
• Forstørrelse m

Hvordan undersøkelsen foregår

1. Åpne samlende-reelt-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Linsens brennvidde er fast ved 10 cm.
2. Aktiver bildeavstands- og forstørrelsesavlesningene.
3. Sett objektavstanden for hvert forsøk og registrer bildeavstanden og forstørrelsen.

Styrende likning

Tynnlinseformelen — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)

For en tynn linse er objektavstand, bildeavstand og brennvidde relatert ved 1/f = 1/d_o + 1/d_i. Denne ene likningen dekker samlende og spredende linser likt, med fortegnssatte avstander.

Lateralforstørrelse — m = −dᵢ/dₒ

Bildets størrelse i forhold til objektet er m = −d_i/d_o. En negativ m betyr et omvendt bilde; |m| > 1 betyr at bildet er forstørret.

Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut

• For ett forsøk, beregn d_i fra 1/f = 1/d_o + 1/d_i med f = 10 cm, deretter m = −d_i/d_o. Sammenlign begge med tabellen.
• Forklar, med tynnlinseformelen, hvorfor å flytte objektet lenger fra linsen (øke d_o) får bildeavstanden til å krympe mot brennvidden.

Hvor dette dukker opp utenfor labben

• Hvert forsøk gir en negativ forstørrelse. Forklar hva en negativ m betyr fysisk for bildets orientering sammenlignet med objektet.
• En kameralinse danner et reelt bilde på sensoren for ethvert objekt utenfor brennvidden. Forklar, med dataene dine, hvorfor fotografering av noe svært langt borte (d_o ≫ f) alltid plasserer bildet svært nær fokalplanet.

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

1. Nærmere eller lenger?
2. Flytt objektet lenger bort
3. Registrer bildet
4. Åpne dataene
5. Forklar bevisene dine

Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.

Åpne interaktiv lab →

Last ned arbeidsark →

Tynnlinseformelen