Optyka

Dwusoczewkowy układ przekaźnikowy

Pierwsza soczewka daje rzeczywisty odwrócony obraz; druga odwzorowuje go ponownie. Dwa odwrócenia znoszą się do prostego obrazu układu.

Dwusoczewkowy układ przekaźnikowy — interaktywna symulacja: Optyka. Pierwsza soczewka daje rzeczywisty odwrócony obraz; druga odwzorowuje go ponownie. Dwa odwrócenia znoszą się do prostego obrazu układu. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.

Przekaźnik dwusoczewkowy

Pierwsza soczewka daje rzeczywisty odwrócony obraz; druga odwzorowuje go ponownie. Dwa odwrócenia znoszą się do prostego obrazu układu.

Obiektyw tworzy rzeczywisty obraz pośredni; okular lub druga soczewka odwzorowuje go dla obserwatora. Dwa odwrócenia dają prosty obraz końcowy — standardowy przekaźnik w mikroskopach i systemach projekcyjnych. Rozstaw musi umieszczać obraz pośredni we właściwym punkcie sprzężonym.

Dwa rzeczywiste obrazy
Całkowite M = iloczyn

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

Dwie identyczne soczewki skupiające ułożono tak, że obraz pierwszej staje się obiektem drugiej. Czy powiększenie całkowite układu po prostu mnoży powiększenia obu soczewek?

Prognozy do rozważenia

Powiększenie układu to suma powiększeń poszczególnych.
Tak — powiększenie układu jest iloczynem powiększeń poszczególnych soczewek: M = m₁ × m₂.
Powiększenia układu nie da się przewidzieć z powiększeń soczewek.

Role zmiennych

Co ustawiasz:

Odległość obiektu od L1 (cm)

Co mierzysz:

Odległość obrazu L1 (cm)
Powiększenie układu M

Jak przebiega badanie

Otwórz preset compound-relay i naciśnij Reset. Obie soczewki mają f = 10 cm, w odstępie 40 cm.
Włącz odczyty odległości obrazu pierwszej soczewki i powiększenia układu.
Ustaw odległość obiektu od soczewki 1 dla każdej próby i zapisz odległość pierwszego obrazu i powiększenie całkowite układu.

Równanie rządzące

Powiększenie układu złożonego — M = m₁·m₂·…

Dla dowolnego łańcucha elementów obrazujących całkowite powiększenie układu jest iloczynem powiększeń poszczególnych elementów: M = m₁ × m₂ × … Każdy element obrazuje ten przedmiot (rzeczywisty albo obraz poprzedniego elementu), który faktycznie otrzymuje.

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 = 10 cm), potem odległość przedmiotu L2 d_o2 = 40 − d_i1, a potem odległość obrazu L2 d_i2 z 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 10 cm). Na koniec M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Porównaj M z tabelą.
Wyjaśnij, dlaczego rzeczywisty obraz L1 staje się rzeczywistym OBIEKTEM L2 — drugiej soczewce nie przeszkadza, że jej „obiekt” to obraz utworzony przez pierwszą; po prostu odwzorowuje wszystkie promienie, które do niej docierają.

Gdzie to wychodzi poza pracownię

Gdy przedmiot stoi w punkcie 2f soczewki L1 (d_o1 = 20 cm, więc też d_i1 = 20 cm), powiększenie układu wychodzi dokładnie 1 — obraz końcowy ma ten sam rozmiar i orientację co oryginalny przedmiot, choć przeszedł przez dwa osobne odwrócenia. Wyjaśnij, dlaczego dwa odwrócenia (po jednym na soczewkę) znoszą się, dając końcową orientację równoważną prostą… czy jednak? Sprawdź swój znak.
Wielosoczewkowe układy przekaźnikowe jak ten używane są w endoskopach i peryskopach do transportu obrazu na odległość bez utraty rozmiaru czy ostrości. Wyjaśnij, dlaczego pojedyncza soczewka o bardzo długiej ogniskowej nie osiągnęłaby takiego kompaktowego przekaźnika.

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

Witamy w układzie przekaźnikowym
Zaznacz pierwszą soczewkę
Naciśnij Play
Przekaźnik dwusoczewkowy
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