Оптика

Лупа (угловое увеличение)

В фокальной плоскости собирающая линза шлёт параллельные лучи расслабленному глазу; M = N/f (N = 25 cm).

Лупа (угловое увеличение) — интерактивная симуляция (Оптика). В фокальной плоскости собирающая линза шлёт параллельные лучи расслабленному глазу; M = N/f (N = 25 cm). Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.

Угловое увеличение

С предметом в фокальной плоскости собирающая линза шлёт параллельные лучи расслабленному глазу; M = N/f (N = 25 cm).

Для просмотра расслабленным глазом поместите предмет в фокальную плоскость короткофокусной линзы. Выходящие лучи параллельны, мнимое изображение в бесконечности, а угловое увеличение M = N/f при N = 25 cm.

• M = N/f
• N = 25 cm

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

Простое увеличительное стекло при расслабленном глазе держит предмет ровно в фокусе линзы. Более короткофокусная линза даёт более высокое или низкое угловое увеличение?

Прогнозы для взвешивания

• Короткий фокус даёт меньшее увеличение.
• Увеличение не зависит от фокусного расстояния линзы.
• Более высокое — короткий фокус позволяет подойти к предмету гораздо ближе, чем позволяет ближняя точка невооружённого глаза, давая больший видимый угловой размер.

Роли переменных

Что вы задали:

• Фокус линзы f (cm)

Что вы измеряете:

• Угловое увеличение M

Как идёт исследование

1. Откройте пресет simple-magnifier и нажмите «Сброс». Предмет сидит ровно в фокусе линзы (просмотр расслабленным глазом, мнимое изображение в бесконечности).
2. Включите показание углового увеличения.
3. Задайте фокусное расстояние линзы для каждой пробы и запишите итоговое угловое увеличение.

Определяющее уравнение

Угловое увеличение лупы — M = N/f

Лупа при расслабленном глазе и предмете в фокусе даёт угловое увеличение M = N/f, где N = 25 см — стандартное расстояние ближней точки. Короче фокусное расстояние — выше увеличение.

Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести

• Для одной пробы вычислите M = N/f, используя стандартное расстояние ближней точки N = 25 см. Сравните с таблицей.
• Объясните, почему более короткий фокус даёт большее увеличение: он позволяет расслабленному глазу смотреть на предмет много ближе, чем его собственная ближняя точка, отчего предмет занимает гораздо больший угол.

Где это проявляется за пределами лаборатории

• Очень короткофокусные лупы (с высоким M) имеют и очень малые рабочие расстояния (предмет почти касается линзы), что становится непрактично выше некоторого увеличения. Объясните, почему ювелирные лупы и простые ручные увеличители редко превышают 10×–20×.
• Для увеличения много выше практического предела одной линзы оптические конструкторы переходят к составным системам (как в эксперименте с микроскопом). Объясните, почему цепочка из двух умеренных ступеней увеличения, а не одна экстремально короткофокусная линза, — практическое решение.

• 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. Увеличение до ближней точки
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