Soczewka skupiająca: obrazy rzeczywiste poza 2f
1 · Prognoza
Obiekt leży poza ogniskową soczewki skupiającej. Gdy odsuwasz go dalej od soczewki, czy rzeczywisty obraz po drugiej stronie przesuwa się bliżej soczewki czy dalej?
- Bliżej soczewki — dalszy obiekt tworzy obraz bliżej ogniska.
- Dalej od soczewki.
- Odległość obrazu nie zależy od odległości obiektu.
2 · Przygotowanie
- Otwórz preset converging-real i naciśnij Reset. Ogniskowa soczewki jest stała 10 cm.
- Włącz odczyty odległości obrazu i powiększenia.
- Ustaw odległość obiektu dla każdej próby i zapisz odległość obrazu i powiększenie.
3 · Zbieranie danych
| Odległość obiektu d_o (cm) | Odległość obrazu d_i (cm) | Powiększenie m |
|---|---|---|
| 15.00 | ||
| 20.00 | ||
| 30.00 |
Narysuj 1/d_i (oś y) względem 1/d_o (oś x) dla trzech prób. Czy linia jest prosta?
4 · Analiza
- 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.
5 · Rozszerzenie
- 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.
Fizyka tego eksperymentu
Równanie cienkiej soczewki
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
Rozmiar obrazu względem przedmiotu to m = −d_i/d_o. Ujemne m oznacza obraz odwrócony; |m| > 1 — powiększony.