Optyka

Teleskop astronomiczny

Soczewki afokalne rozstawiono o f_objective + f_eyepiece; M = −f_objective/f_eyepiece to powiększenie kątowe dalekiego obiektu, a obraz na ławie bliskiego obiektu pokazuje powiększenie poprzeczne f_eyepiece/f_objective.

Teleskop astronomiczny — interaktywna symulacja: Optyka. Soczewki afokalne rozstawiono o f_objective + f_eyepiece; M = −f_objective/f_eyepiece to powiększenie kątowe dalekiego obiektu, a obraz na ławie bliskiego obiektu pokazuje powiększenie poprzeczne f_eyepiece/f_objective. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.

Teleskop astronomiczny

Teleskop afokalny rozstawia soczewki o f_objective + f_eyepiece; M = −f_objective/f_eyepiece.

Płaszczyzna ogniskowa obiektywu pokrywa się z płaszczyzną ogniskową okularu, więc rozstaw soczewek wynosi f_objective + f_eyepiece, a równoległe wejście wychodzi równolegle. Powiększenie kątowe to stosunek ogniskowych; jego znak ujemny wskazuje odwrócenie.

• M = −f_obj/f_eye
• Powiększenie kątowe

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

Teleskop afokalny (keplerowski) umieszcza obiektyw i okular tak, by ich ogniska się pokrywały — równoległe światło wchodzi, równoległe wychodzi. Czy krótsza ogniskowa okularu daje wyższe czy niższe powiększenie teleskopu?

Prognozy do rozważenia

• Krótszy okular daje niższe powiększenie.
• Ogniskowa okularu nie wpływa na powiększenie.
• Wyższe — powiększenie to stosunek ogniskowej obiektywu do okularu, więc skrócenie ogniskowej okularu zwiększa stosunek.

Role zmiennych

Co ustawiasz:

• Ogniskowa okularu f_e (cm)

Co mierzysz:

• Powiększenie kątowe M

Jak przebiega badanie

1. Otwórz preset telescope i naciśnij Reset. Obiektyw ma f = 100 cm; soczewki są rozsunięte o sumę ich ogniskowych (warunek afokalny).
2. Włącz odczyt powiększenia kątowego.
3. Ustaw ogniskową okularu dla każdej próby (obiektyw ustalony na f = 100 cm) i zapisz wynikowe powiększenie.

Równanie rządzące

Powiększenie kątowe teleskopu — M = −f_o/f_e

Powiększenie kątowe teleskopu keplerowskiego afokalnego to M = −f_o/f_e — stosunek ogniskowej obiektywu do ogniskowej okularu. Dłuższy obiektyw albo krótszy okular zwiększają powiększenie.

Co karta do druku każe uczniom wyliczyć

• Dla jednej próby oblicz M = −f_o/f_e przy f_o = 100 cm. Porównaj z tabelą.
• Wyjaśnij, dlaczego powiększenie jest ujemne (obraz odwrócony, typowe dla prostego teleskopu keplerowskiego) i dlaczego krótsza ogniskowa okularu zwiększa wartość bezwzględną M.

Gdzie to wychodzi poza pracownię

• W przeciwieństwie do okularu (który wyznacza powiększenie), średnica OBIEKTYWU (niepokazana w tym modelu samych ogniskowych) wyznacza, ile światła teleskop zbiera, i jego ostateczną moc rozdzielczą. Wyjaśnij, dlaczego astronomom bardziej zależy na aperturze teleskopu (średnicy obiektywu) niż na samym powiększeniu.
• „Afokalny” znaczy: równoległe światło wchodzi, równoległe wychodzi — teleskop sam nie ma jednej całkowitej ogniskowej, w przeciwieństwie do obiektywu aparatu czy lupy. Wyjaśnij, dlaczego ta konstrukcja jest idealna do patrzenia na bardzo dalekie obiekty (efektywnie w nieskończoności) rozluźnionym okiem.

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

1. Witamy w teleskopie
2. Zaznacz obiektyw
3. Naciśnij Play
4. Kątowa wielkość dalekich obiektów
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