Optyka

Powielacz dwusoczewkowy

Dwie soczewki skupiające w szeregu rzutują powiększony rzeczywisty obraz — całkowite powiększenie jest iloczynem stopni.

Powielacz dwusoczewkowy — interaktywna symulacja: Optyka. Dwie soczewki skupiające w szeregu rzutują powiększony rzeczywisty obraz — całkowite powiększenie jest iloczynem stopni. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.

Powielacz dwusoczewkowy

Dwie soczewki skupiające w szeregu rzutują powiększony rzeczywisty obraz — powiększenie całkowite to iloczyn stopni.

Podobne piętrowanie soczewek skupiających, ale ułożone, by rzutować powiększony rzeczywisty obraz na ekran lub film. Każdy stopień dokłada powiększenie mnożone wzdłuż toru — używane w powielaczach fotograficznych i niektórych systemach projekcyjnych.

Rzeczywisty powiększony obraz
M = iloczyn etapów

Krótki opis badania

Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię

Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.

Pytanie badawcze

W przeciwieństwie do typowo pozornego obrazu końcowego mikroskopu złożonego, powielacz fotograficzny musi rzutować RZECZYWISTY, powiększony obraz na papier fotograficzny. Czy dwie soczewki skupiające po kolei nadal mogą dać rzeczywisty (nie pozorny) obraz końcowy?

Prognozy do rozważenia

Nie — łańcuch dwóch soczewek zawsze daje pozorny obraz końcowy.
To zależy tylko od odległości obiektu, nie od układu soczewek.
Tak — przy właściwym rozstawie i ogniskowych obraz końcowy łańcucha dwusoczewkowego ląduje jako rzeczywisty, gotowy do rzucenia na powierzchnię.

Role zmiennych

Co ustawiasz:

Odległość obiektu od L1 (cm)

Co mierzysz:

Odległość obrazu L1 (cm)
Powiększenie układu M

Jak przebiega badanie

Otwórz preset compound-enlarger i naciśnij Reset. L1 ma f = 8 cm; L2 ma f = 12 cm, w odstępie 34 cm.
Włącz odczyty odległości obrazu L1 i powiększenia układu.
Ustaw odległość obiektu od L1 dla każdej próby i zapisz odległość obrazu L1 i powiększenie całkowite układu.

Równanie rządzące

Dwustopniowe powiększenie powielacza — M = m₁·m₂·…

Jak w każdym łańcuchu soczewek, powiększenie układu powiększalnika jest iloczynem powiększeń obu jego soczewek: M = m₁ × m₂. Staranny dobór ogniskowych i odstępu zapewnia, że obraz końcowy będzie rzeczywisty (nie wirtualny), gotowy do rzutowania.

Co karta do druku każe uczniom wyliczyć

Dla jednej próby oblicz odległość obrazu L1 d_i1 z 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 8 cm), potem odległość przedmiotu L2 d_o2 = 34 − d_i1, a potem jej odległość obrazu d_i2 z 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 12 cm). Na koniec M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Porównaj M z tabelą.
Domyślna odległość przedmiotu w tym presecie (16 cm, punkt 2f soczewki L1) daje M = 2 z RZECZYWISTYM obrazem końcowym. Wyjaśnij, dlaczego sprawdzenie znaku d_i2 (dodatni = rzeczywisty) ma znaczenie dla pytania, czy ten układ faktycznie mógłby rzutować na papier fotograficzny.

Gdzie to wychodzi poza pracownię

By powielacz działał, jego obraz końcowy musi wylądować w dodatniej (rzeczywistej) odległości za L2, na dokładnej wysokości, gdzie leży papier fotograficzny. Wyjaśnij, dlaczego konstrukcja powielacza musi starannie kontrolować ogniskowe i rozstaw obu soczewek, by to zagwarantować.
Porównaj domyślne M = 2 tego eksperymentu (rzeczywisty obraz końcowy) z M = 1 w compound-relay i M = 4 w compound-microscope (zwykle oglądanym jako wirtualny przez okular). Wyjaśnij, dlaczego TA SAMA matematyka łańcucha dwóch soczewek (iloczyn powiększeń) może dawać tak różne praktyczne rezultaty w zależności od dobranych ogniskowych i odstępów.

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

Witamy w powielaczu złożonym
Zaznacz obiekt
Naciśnij Play
Powiększony obraz pośredni
Otwórz panel Właściwości
Udało się!

Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.

Otwórz interaktywną pracownię →

Pobierz kartę pracy →

Równanie cienkiej soczewki