Optikk

Linsemaker-linse (fra radier)

Denne linsens brennvidde kommer fra overflatekrumningsene og glassindeksen: 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂).

Linsemaker-linse (fra radier) — interaktiv Optikk-simulering. Denne linsens brennvidde kommer fra overflatekrumningsene og glassindeksen: 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂). Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.

Linsemaker-likningen

Denne linsens brennvidde kommer fra overflatekrumningsene og glassindeksen: 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂).

Linsemaker-formelen 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂) viser at brennvidden oppstår fra krumninger og glassindeks. Denne forhåndsinnstillingen bygger en linse fra eksplisitte radier, slik at du kan teste hvordan sterkere krumning eller glass med høyere indeks forkorter f.

• 1/f = (n−1)(1/R₁−1/R₂)
• f fra krumninger

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

En linses brennvidde kommer fra glassindeksen og krumningen av dens to flater. Øker eller synker det å gjøre én flate flatere (større krumningsradius) brennvidden?

Prediksjoner å veie

• Øker — en flatere flate (større radius) bøyer lyset svakere, og gir en lengre brennvidde.
• En flatere flate senker brennvidden.
• Flatekrumningen påvirker ikke brennvidden, bare glassindeksen gjør det.

Variabelroller

Hva du setter:

• Første flate radius R₁ (cm)

Hva du måler:

• Brennvidde f (cm)

Hvordan undersøkelsen foregår

1. Åpne linsekonstruksjon-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Denne linsen har indeks n = 1,5, med andre flate radius fast ved R₂ = −20 cm.
2. Aktiver brennvidde-avlesningen.
3. Sett den første flatens krumningsradius for hvert forsøk og registrer den resulterende brennvidden.

Styrende likning

Linsemaker-likningen — 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂)

En tynn linses brennvidde kommer direkte fra glassindeksen og begge flatekrumningene: 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂). Slik forutsier en linsedesigner optisk oppførsel fra fysiske produksjonsparametre.

Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut

• For ett forsøk, beregn f fra 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂) med n = 1,5, R₂ = −20 cm. Sammenlign med tabellen.
• Forklar, med linsemaker-likningen, hvorfor økning av R₁ (gjøre den første flaten flatere/mindre krum) øker brennvidden — en flatere linse bøyer lyset mindre.

Hvor dette dukker opp utenfor labben

• Denne linsen har R₁ > 0 og R₂ < 0 — begge flater buler utover (en bikonveks linse), den sterkeste vanlige samlende formen. Forklar, med linsemaker-likningen, hvorfor en plano-konveks linse (én flat side, R = ∞) har en lengre brennvidde enn en bikonveks linse av samme glass og sammenlignbar krumning.
• Brillelinse-produsenter velger flatekrumninger (ikke bare glassindeks) for å oppnå en foreskrevet brennvidde mens de kontrollerer vekt og kanttykkelse. Forklar hvorfor to forskjellige (R₁, R₂)-par kunne gi nøyaktig samme brennvidde, med linsemaker-likningens struktur.

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

1. Velkommen til Linsekonstruksjon
2. Velg linsen
3. Trykk Spill av
4. Krumning setter brennvidden
5. Åpne Egenskaper-panelet
6. Du klarte det!

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