Оптика

Фотоувеличитель (две линзы)

Две собирающие линзы последовательно проецируют увеличенное действительное изображение — общее увеличение равно произведению ступеней.

Фотоувеличитель (две линзы) — интерактивная симуляция (Оптика). Две собирающие линзы последовательно проецируют увеличенное действительное изображение — общее увеличение равно произведению ступеней. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.

Двухлинзовый увеличитель

Две собирающие линзы последовательно проецируют увеличенное действительное изображение — общее увеличение равно произведению ступеней.

Похожая стопка собирающих линз, но устроенная для проекции увеличенного действительного изображения на экран или плёнку. Каждая ступень вносит увеличение, перемножающееся по тракту — используется в фотоувеличителях и некоторых проекционных системах.

• Действительное увеличенное изображение
• M = произведение этапов

Краткое описание исследования

Спланируйте вопрос до открытия лаборатории

Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.

Движущий вопрос

В отличие от обычно мнимого итогового изображения микроскопа, фотоувеличитель должен проецировать ДЕЙСТВЕННОЕ увеличенное изображение на фотобумагу. Могут ли две собирающие линзы последовательно всё же дать действительное (не мнимое) итоговое изображение?

Прогнозы для взвешивания

• Нет — цепочка двух линз всегда даёт мнимое итоговое изображение.
• Зависит только от расстояния до предмета, не от расположения линз.
• Да — при правильных расстоянии и фокусах итоговое изображение двухлинзовой цепочки попадает действительным, готовым к проекции на поверхность.

Роли переменных

Что вы задали:

• Расстояние до предмета от L1 (cm)

Что вы измеряете:

• Расстояние до изображения L1 (cm)
• Увеличение системы M

Как идёт исследование

1. Откройте пресет compound-enlarger и нажмите «Сброс». У L1 f = 8 см; у L2 f = 12 см; расстояние между ними 34 см.
2. Включите показания расстояния до изображения L1 и увеличения системы.
3. Задайте расстояние до предмета от L1 для каждой пробы и запишите расстояние до изображения L1 и общее увеличение системы.

Определяющее уравнение

Двухступенчатое увеличение увеличителя — M = m₁·m₂·…

Как и у любой составной линзовой цепи, системное увеличение фотоувеличителя равно произведению увеличений его двух линз: M = m₁ × m₂. Тщательный подбор фокусных расстояний и зазора гарантирует, что конечное изображение получится действительным (не мнимым) и готовым к проецированию.

Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести

• Для одной пробы вычислите расстояние до изображения L1 d_i1 из 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 8 см), затем расстояние до предмета L2 d_o2 = 34 − d_i1, затем его расстояние до изображения d_i2 из 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 12 см). Наконец M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Сравните M с таблицей.
• Расстояние до предмета по умолчанию в этом пресете (16 см, точка 2f линзы L1) даёт M = 2 с ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫМ конечным изображением. Объясните, почему проверка знака d_i2 (положительный = действительное) важна для вопроса, сможет ли эта система реально проецировать на фотобумагу.

Где это проявляется за пределами лаборатории

• Чтобы увеличитель работал, его итоговое изображение должно попадать на положительном (действительном) расстоянии за L2, на той самой высоте, где лежит фотобумага. Объясните, почему конструкция увеличителя должна тщательно управлять и фокусами обеих линз, и расстоянием между ними, чтобы это гарантировать.
• Сравните M = 2 по умолчанию в этом эксперименте (действительное конечное изображение) с M = 1 у compound-relay и M = 4 у compound-microscope (обычно рассматривается как мнимое через окуляр). Объясните, почему ОДНА И ТА ЖЕ математика двухлинзовой цепи (произведение увеличений) даёт столь разные практические результаты в зависимости от выбранных фокусных расстояний и промежутков.

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

1. Добро пожаловать к увеличителю
2. Выберите предмет
3. Нажмите Play
4. Увеличенное промежуточное изображение
5. Откройте панель свойств
6. Готово!

Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.

Открыть интерактивную лабораторию →

Скачать рабочий лист →

Формула тонкой линзы