Оптика

Фокус — параллельные лучи

Предмет в F: выходящие лучи параллельны, изображение образуется в бесконечности.

Фокус — параллельные лучи — интерактивная симуляция (Оптика). Предмет в F: выходящие лучи параллельны, изображение образуется в бесконечности. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.

Фокус

Поместите предмет в фокус: выходящие лучи параллельны, изображение образуется в бесконечности.

Когда предмет сидит ровно в фокусе, преломлённые лучи покидают линзу параллельно — изображение образуется в бесконечности. Этот граничный случай отделяет действительные изображения (предмет за F) от мнимых (предмет внутри F). Пресет упрощает трассировку параллельных выходящих лучей на лучевой диаграмме.

• d_o = f → d_i → ∞
• Лучи выходят параллельно

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

При приближении предмета к фокусу собирающей линзы снаружи что происходит с расстоянием до изображения?

Прогнозы для взвешивания

• Расстояние до изображения сжимается к нулю.
• Расстояние до изображения остаётся примерно постоянным.
• Расстояние до изображения растёт неограниченно, расходясь к бесконечности ровно в фокусе.

Роли переменных

Что вы задали:

• Расстояние до предмета d_o (cm)

Что вы измеряете:

• Расстояние до изображения d_i (cm)

Как идёт исследование

1. Откройте пресет focal-point и нажмите «Сброс». Фокусное расстояние фиксировано на 10 cm.
2. Включите показание расстояния до изображения.
3. Задайте расстояние до предмета для каждой пробы (приближаясь к фокусу снаружи) и запишите расстояние до изображения.

Определяющее уравнение

Формула тонкой линзы вблизи фокуса — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)

Когда расстояние до предмета d_o приближается к фокусному f, знаменатель (d_o − f) в формуле d_i = d_o·f/(d_o − f) стремится к нулю, а расстояние до изображения — к бесконечности: изображение «убегает» в бесконечность.

Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести

• Для одной пробы вычислите d_i = d_o·f/(d_o − f) при f = 10 см. Сравните с таблицей.
• По формуле тонкой линзы объясните, почему стремление d_o − f к нулю (с положительной стороны) отправляет d_i к плюс бесконечности.

Где это проявляется за пределами лаборатории

• Когда предмет ровно в фокусе, лучи выходят из линзы идеально параллельно — изображение «в бесконечности». Объясните, почему маяк или прожектор ставит лампу ровно в фокус линзы (или зеркала).
• Эта точная схема — источник в фокусе, дающий параллельный выход — называется коллиматором и используется для создания параллельных пучков в приборах. Почему учёным может понадобиться пучок идеально параллельного света для некоторых экспериментов?

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

1. Добро пожаловать к фокусу
2. Выберите предмет
3. Нажмите Play
4. Лучи выходят параллельно
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