Оптика

Лупа (предмет внутри f)

Предмет внутри f: увеличенное, прямое, мнимое изображение — лупа.

Лупа (предмет внутри f) — интерактивная симуляция (Оптика). Предмет внутри f: увеличенное, прямое, мнимое изображение — лупа. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.

Лупа

Предмет внутри f: увеличенное, прямое, мнимое изображение — лупа.

Собирающая линза с предметом ближе фокусного расстояния не может дать действительное изображение; вместо этого лучи расходятся, будто от мнимого источника с той же стороны, что предмет. Глаз читает эти продолжения как прямое увеличенное изображение — принцип лупы.

• M = N/f
• Мнимое прямое изображение

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

Предмет ближе к собирающей линзе, чем её фокус. Строит ли линза всё ещё действительное изображение или нечто иное?

Прогнозы для взвешивания

• Она всё ещё даёт действительное изображение, просто дальше.
• Она даёт увеличенное, прямое мнимое изображение с той же стороны, что предмет, — увеличительное стекло.
• Внутри фокусного расстояния изображение вообще не строится.

Роли переменных

Что вы задали:

• Расстояние до предмета d_o (cm)

Что вы измеряете:

• Расстояние до изображения d_i (cm)
• Увеличение m

Как идёт исследование

1. Откройте пресет magnifier и нажмите «Сброс». Фокусное расстояние фиксировано на 10 cm.
2. Включите показания расстояния до изображения и увеличения.
3. Задайте расстояние до предмета для каждой пробы (всегда меньше фокусного) и запишите расстояние до изображения и увеличение.

Определяющее уравнение

Увеличение мнимого изображения — m = −dᵢ/dₒ

Когда предмет находится внутри фокусного расстояния собирающей линзы, расстояние до изображения d_i выходит отрицательным (мнимое, по ту же сторону, что предмет), а увеличение m = −d_i/d_o — положительным и больше 1: прямое увеличенное изображение, основа лупы.

Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести

• Для одной пробы вычислите d_i из 1/f = 1/d_o + 1/d_i при f = 10 см, затем m = −d_i/d_o. Сравните оба значения с таблицей.
• Каждая проба даёт отрицательное d_i и положительное m больше 1. Объясните, что значит отрицательное расстояние до изображения (мнимое изображение, та же сторона, что предмет) и почему m здесь положительно, а не отрицательно.

Где это проявляется за пределами лаборатории

• Ваши данные показывают: приближение предмета к линзе (меньшее d_o, всегда внутри f) увеличивает увеличение. Объясните, почему лупа, поднесённая очень близко к мелкому предмету, показывает его крупнее, чем на удалении (но всё ещё внутри f).
• Что случилось бы с изображением (и увеличением), если предмет поставить ровно в фокусе, d_o = f? Сравните с результатом эксперимента focal-point.

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

1. Добро пожаловать к лупе
2. Выберите предмет
3. Нажмите Play
4. Угловое увеличение
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