Ognisko: gdzie obrazy uciekają w nieskończoność
1 · Prognoza
Gdy obiekt zbliża się do ogniskowej soczewki skupiającej z zewnątrz, co dzieje się z odległością obrazu?
- 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.
2 · Przygotowanie
- Otwórz preset focal-point i naciśnij Reset. Ogniskowa soczewki jest stała 10 cm.
- Włącz odczyt odległości obrazu.
- Ustaw odległość obiektu dla każdej próby (zbliżając się do ogniskowej z zewnątrz) i zapisz odległość obrazu.
3 · Zbieranie danych
| Odległość obiektu d_o (cm) | Odległość obrazu d_i (cm) |
|---|---|
| 11.00 | |
| 12.00 | |
| 15.00 |
Narysuj odległość obrazu d_i (oś y) względem odległości obiektu d_o (oś x) dla trzech prób. Czy strzela w górę, gdy d_o zbliża się do 10 cm?
4 · Analiza
- 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.
5 · Rozszerzenie
- 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?
Fizyka tego eksperymentu
Równanie cienkiej soczewki przy ognisku
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.