Optyka

Soczewka skupiająca — obraz rzeczywisty

Obiekt poza f: rzeczywisty, odwrócony obraz powstaje po drugiej stronie (m = −dᵢ/dₒ).

Soczewka skupiająca — obraz rzeczywisty — interaktywna symulacja: Optyka. Obiekt poza f: rzeczywisty, odwrócony obraz powstaje po drugiej stronie (m = −dᵢ/dₒ). Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.

Obrazowanie cienką soczewką

Przedmiot za f: rzeczywisty, odwrócony obraz tworzy się po dalszej stronie (m = −dᵢ/dₒ).

Równanie cienkiej soczewki 1/f = 1/d_o + 1/d_i lokalizuje obraz. Gdy d_o > f, odległość obrazu jest dodatnia, więc promienie zbiegają się w rzeczywistym obrazie po dalszej stronie. Ujemny znak powiększenia oznacza odwrócenie. Ten preset stawia przedmiot za f, by obraz był ostry i w skali ławy optycznej.

• 1/f = 1/d_o + 1/d_i
• m = −d_i/d_o

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

Obiekt leży poza ogniskową soczewki skupiającej. Gdy odsuwasz go dalej od soczewki, czy rzeczywisty obraz po drugiej stronie przesuwa się bliżej soczewki czy dalej?

Prognozy do rozważenia

• Bliżej soczewki — dalszy obiekt tworzy obraz bliżej ogniska.
• Dalej od soczewki.
• Odległość obrazu nie zależy od odległości obiektu.

Role zmiennych

Co ustawiasz:

• Odległość obiektu d_o (cm)

Co mierzysz:

• Odległość obrazu d_i (cm)
• Powiększenie m

Jak przebiega badanie

1. Otwórz preset converging-real i naciśnij Reset. Ogniskowa soczewki jest stała 10 cm.
2. Włącz odczyty odległości obrazu i powiększenia.
3. Ustaw odległość obiektu dla każdej próby i zapisz odległość obrazu i powiększenie.

Równanie rządzące

Równanie cienkiej soczewki — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)

Dla cienkiej soczewki odległość przedmiotu, odległość obrazu i ogniskowa wiążą się wzorem 1/f = 1/d_o + 1/d_i. To jedno równanie obejmuje i soczewki skupiające, i rozpraszające — z odległościami ze znakiem.

Powiększenie poprzeczne — m = −dᵢ/dₒ

Rozmiar obrazu względem przedmiotu to m = −d_i/d_o. Ujemne m oznacza obraz odwrócony; |m| > 1 — powiększony.

Co karta do druku każe uczniom wyliczyć

• Dla jednej próby oblicz d_i z 1/f = 1/d_o + 1/d_i przy f = 10 cm, a potem m = −d_i/d_o. Porównaj obie wartości z tabelą.
• Równaniem cienkiej soczewki wyjaśnij, dlaczego odsuwanie obiektu od soczewki (większe d_o) skraca odległość obrazu ku ogniskowej.

Gdzie to wychodzi poza pracownię

• Każda próba daje ujemne powiększenie. Wyjaśnij, co ujemne m znaczy fizycznie dla orientacji obrazu względem obiektu.
• Obiektyw aparatu tworzy rzeczywisty obraz na matrycy dla każdego obiektu poza ogniskową. Danymi wyjaśnij, dlaczego fotografowanie czegoś bardzo dalekiego (d_o ≫ f) zawsze umieszcza obraz bardzo blisko płaszczyzny ogniskowej.

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

1. Bliżej czy dalej?
2. Odsuń obiekt dalej
3. Zarejestruj obraz
4. Otwórz dane
5. Wyjaśnij swoje dowody

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

Otwórz interaktywną pracownię →

Pobierz kartę pracy →

Równanie cienkiej soczewki