Optyka

Ognisko — promienie równoległe

Obiekt w F: wychodzące promienie są równoległe, a obraz powstaje w nieskończoności.

Ognisko — promienie równoległe — interaktywna symulacja: Optyka. Obiekt w F: wychodzące promienie są równoległe, a obraz powstaje w nieskończoności. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.

Ognisko

Umieść obiekt w ognisku: wychodzące promienie są równoległe, a obraz powstaje w nieskończoności.

Gdy obiekt leży dokładnie w ognisku, promienie załamane opuszczają soczewkę równolegle — obraz powstaje w nieskończoności. Ten przypadek graniczny oddziela obrazy rzeczywiste (obiekt poza F) od pozornych (obiekt wewnątrz F). Preset ułatwia śledzenie równoległych promieni wyjściowych na schemacie.

• d_o = f → d_i → ∞
• Promienie wychodzą równolegle

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

Gdy obiekt zbliża się do ogniskowej soczewki skupiającej z zewnątrz, co dzieje się z odległością obrazu?

Prognozy do rozważenia

• Odległość obrazu maleje ku zeru.
• Odległość obrazu pozostaje z grubsza stała.
• Odległość obrazu rośnie bez granic, rozbiegając się do nieskończoności dokładnie, gdy obiekt osiąga ognisko.

Role zmiennych

Co ustawiasz:

• Odległość obiektu d_o (cm)

Co mierzysz:

• Odległość obrazu d_i (cm)

Jak przebiega badanie

1. Otwórz preset focal-point i naciśnij Reset. Ogniskowa soczewki jest stała 10 cm.
2. Włącz odczyt odległości obrazu.
3. Ustaw odległość obiektu dla każdej próby (zbliżając się do ogniskowej z zewnątrz) i zapisz odległość obrazu.

Równanie rządzące

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

Gdy odległość przedmiotu d_o zbliża się do ogniskowej f, mianownik (d_o − f) we wzorze d_i = d_o·f/(d_o − f) dąży do zera, a odległość obrazu — do nieskończoności: obraz „ucieka” do punktu w nieskończoności.

Co karta do druku każe uczniom wyliczyć

• Dla jednej próby oblicz d_i = d_o·f/(d_o − f) przy f = 10 cm. Porównaj z tabelą.
• Równaniem cienkiej soczewki wyjaśnij, dlaczego d_o − f dążące do zera (od strony dodatniej) wysyła d_i ku nieskończoności dodatniej.

Gdzie to wychodzi poza pracownię

• Gdy obiekt leży dokładnie w ognisku, promienie opuszczające soczewkę wychodzą idealnie równolegle — obraz „w nieskończoności”. Wyjaśnij, dlaczego latarnia morska lub reflektor umieszcza żarówkę dokładnie w ognisku soczewki (lub zwierciadła).
• To dokładne ustawienie — źródło w ognisku dające równoległe promienie wyjściowe — nazywa się kolimatorem, używanym do tworzenia równoległych wiązek dla przyrządów laboratoryjnych. Dlaczego naukowcy mogą potrzebować wiązki idealnie równoległego światła do niektórych eksperymentów?

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

1. Witamy w ognisku
2. Zaznacz obiekt
3. Naciśnij Play
4. Promienie wychodzą równolegle
5. Otwórz panel Właściwości
6. 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