Convergerende lens: echte beelden buiten 2f
1 · Voorspel
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?
- 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.
2 · Opstelling
- Open de voorinstelling converging-real en druk op Herstel. De brandpuntsafstand van de lens staat vast op 10 cm.
- Zet de aflezingen van de beeldafstand en de vergroting aan.
- Stel voor elke meting de voorwerpsafstand in en noteer de beeldafstand en de vergroting.
3 · Verzamel gegevens
| Voorwerpsafstand d_o (cm) | Beeldafstand d_i (cm) | Vergroting m |
|---|---|---|
| 15.00 | ||
| 20.00 | ||
| 30.00 |
Zet voor je drie metingen 1/d_i (y-as) uit tegen 1/d_o (x-as). Is de lijn recht?
4 · Analyseer
- 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.
5 · Verdiep
- 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.
De natuurkunde achter dit experiment
Dunnelensformule
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
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.
Optica
- Het brandpunt: waar beelden naar het oneindige ontsnappen
- Een lens als loep
- Een divergerende lens: altijd virtueel, altijd verkleind
- Een holle spiegel: echte beelden zoals bij een convergerende lens
- Een bolle spiegel: altijd een verkleind virtueel beeld
- De vlakke spiegel: een speciaal, invariant geval
- Schijnbare diepte: waarom een zwembad ondieper lijkt dan het is
- Totale interne reflectie: de grenshoek
- Een tweelens-relais: beelden aaneenschakelen
- De samengestelde microscoop: twee lenzen voor hoge vergroting
- Een fotovergroter: twee lenzen voor een echt, groter beeld
- Een prisma buigt licht: de afwijkingshoek