Optica

Convergerende lens — reëel beeld

Voorwerp buiten f: een echt, omgekeerd beeld ontstaat aan de overkant (m = −dᵢ/dₒ).

Convergerende lens — reëel beeld — interactieve Optica-simulatie. Voorwerp buiten f: een echt, omgekeerd beeld ontstaat aan de overkant (m = −dᵢ/dₒ). Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.

Beeldvorming met dunne lens

Object voorbij f: een echt, omgekeerd beeld vormt zich aan de verre kant (m = −dᵢ/dₒ).

De dunne-lens-vergelijking 1/f = 1/d_o + 1/d_i lokaliseert het beeld. Wanneer d_o > f is de beeldafstand positief, dus stralen convergeren naar een echt beeld aan de verre kant. Het negatieve vergrotingsteken markeert omkering. Deze voorinstelling plaatst het object voorbij f zodat het beeld scherp is en op de schaal van de optische bank.

• 1/f = 1/d_o + 1/d_i
• m = −d_i/d_o

Onderzoeksnota

Plan de vraag voordat je het lab opent

De samenvatting spiegelt de voorgerenderde pagina: leidende vraag, concurrerende voorspellingen, rollen van variabelen, bepalende wetten, opstelling, analyse- en verdiepingsvragen blijven zichtbaar en in deze volgorde.

Leidende vraag

Een voorwerp staat verder dan de brandpuntsafstand van een convergerende lens. Als je het verder van de lens af beweegt, komt het echte beeld dat aan de andere kant wordt gevormd dan dichter bij de lens of verder weg?

Voorspellingen om te wegen

• Dichter bij de lens — een verder weg staand voorwerp vormt zijn beeld dichter bij het brandpunt.
• Verder van de lens.
• De beeldafstand hangt niet af van de voorwerpsafstand.

Rollen van variabelen

Wat je instelt:

• Voorwerpsafstand d_o (cm)

Wat je meet:

• Beeldafstand d_i (cm)
• Vergroting m

Hoe het onderzoek verloopt

1. Open de voorinstelling converging-real en druk op Herstel. De brandpuntsafstand van de lens staat vast op 10 cm.
2. Zet de aflezingen van de beeldafstand en de vergroting aan.
3. Stel voor elke meting de voorwerpsafstand in en noteer de beeldafstand en de vergroting.

Leidende vergelijking

Dunnelensformule — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)

Bij een dunne lens hangen voorwerpsafstand, beeldafstand en brandpuntsafstand samen via 1/f = 1/d_o + 1/d_i. Deze ene vergelijking geldt voor convergerende en divergerende lenzen allebei, met voortekende afstanden.

Lineaire vergroting — m = −dᵢ/dₒ

De grootte van het beeld ten opzichte van het voorwerp is m = −d_i/d_o. Een negatieve m betekent een omgekeerd beeld; |m| > 1 betekent dat het beeld vergroot is.

Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken

• Bereken voor één meting d_i uit 1/f = 1/d_o + 1/d_i met f = 10 cm, en daarna m = −d_i/d_o. Vergelijk beide met de tabel.
• Leg met de lensformule uit waarom het verder van de lens af bewegen van het voorwerp (d_o vergroten) de beeldafstand doet krimpen richting de brandpuntsafstand.

Waar dit buiten het lab opduikt

• Elke meting geeft een negatieve vergroting. Leg uit wat een negatieve m fysiek betekent voor de oriëntatie van het beeld ten opzichte van het voorwerp.
• Een camera-objectief vormt voor elk voorwerp buiten de brandpuntsafstand een echt beeld op de sensor. Leg met je data uit waarom het fotograferen van iets heel ver weg (d_o ≫ f) het beeld altijd zeer dicht bij het brandpuntsvlak plaatst.

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

1. Dichterbij of verder?
2. Beweeg het object verder weg
3. Leg het beeld vast
4. Open de gegevens
5. Verklaar je bewijs

Open de interactieve simulatie om de scène te bouwen, druk op Start en verken met live metingen en een begeleide rondleiding.

Interactief lab openen →

Werkblad downloaden →

De dunnelensformule