Optyka

Prosta lupa (kątowo)

W płaszczyźnie ogniskowej soczewka skupiająca wysyła równoległe promienie do rozluźnionego oka; M = N/f (N = 25 cm).

Prosta lupa (kątowo) — interaktywna symulacja: Optyka. W płaszczyźnie ogniskowej soczewka skupiająca wysyła równoległe promienie do rozluźnionego oka; M = N/f (N = 25 cm). Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.

Powiększenie kątowe

Przy obiekcie w płaszczyźnie ogniskowej soczewka skupiająca wysyła równoległe promienie do rozluźnionego oka; M = N/f (N = 25 cm).

Dla patrzenia rozluźnionym okiem umieść obiekt w płaszczyźnie ogniskowej krótkoogniskowej soczewki. Wychodzące promienie są równoległe, obraz pozorny leży w nieskończoności, a powiększenie kątowe wynosi M = N/f przy N = 25 cm.

• M = N/f
• N = 25 cm

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

Prosta lupa, używana z rozluźnionym okiem, ma obiekt umieszczony dokładnie w ognisku soczewki. Czy krótszoogniskowa soczewka daje wyższe czy niższe powiększenie kątowe?

Prognozy do rozważenia

• Krótsza ogniskowa daje niższe powiększenie.
• Powiększenie nie zależy od ogniskowej soczewki.
• Wyższe — krótsza ogniskowa pozwala podejść do obiektu dużo bliżej, niż pozwalałby nieuzbrojony punkt bliski oka, dając większy pozorny rozmiar kątowy.

Role zmiennych

Co ustawiasz:

• Ogniskowa soczewki f (cm)

Co mierzysz:

• Powiększenie kątowe M

Jak przebiega badanie

1. Otwórz preset simple-magnifier i naciśnij Reset. Obiekt leży dokładnie w ognisku soczewki (patrzenie rozluźnionym okiem, obraz pozorny w nieskończoności).
2. Włącz odczyt powiększenia kątowego.
3. Ustaw ogniskową soczewki dla każdej próby i zapisz wynikowe powiększenie kątowe.

Równanie rządzące

Powiększenie kątowe prostej lupy — M = N/f

Lupa używana z rozluźnionym okiem i przedmiotem w ognisku osiąga powiększenie kątowe M = N/f, gdzie N = 25 cm to standardowa odległość punktu bliskiego. Krótsza ogniskowa to większe powiększenie.

Co karta do druku każe uczniom wyliczyć

• Dla jednej próby oblicz M = N/f, używając standardowej odległości punktu bliskiego N = 25 cm. Porównaj z tabelą.
• Wyjaśnij, dlaczego krótsza ogniskowa daje wyższe powiększenie: pozwala rozluźnionemu oku patrzeć na obiekt z dużo bliża, niż kiedykolwiek pozwoliłby jego własny punkt bliski, czyniąc obiekt obejmującym dużo większy kąt.

Gdzie to wychodzi poza pracownię

• Bardzo krótkoogniskowe lupy (dające wysokie M) mają też bardzo krótkie odległości robocze (obiekt niemal dotyka soczewki), co staje się niepraktyczne po pewnym powiększeniu. Wyjaśnij, dlaczego lup jubilerskich i prostych lup ręcznych rzadko przekracza około 10×–20×.
• Dla znacznie wyższego powiększenia niż prosta soczewka może praktycznie osiągnąć, projektanci optyczni przechodzą na układy złożone (jak eksperyment compound-microscope). Wyjaśnij, dlaczego łańcuch dwóch umiarkowanych stopni powiększenia, zamiast jednej ekstremalnie krótkoogniskowej soczewki, jest praktycznym rozwiązaniem.

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

1. Witamy w prostej lupie
2. Zaznacz obiekt
3. Naciśnij Play
4. Powiększenie punktu bliskiego
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