Оптика

Астрономический телескоп

Афокальные линзы разведены на f_objective + f_eyepiece; M = −f_objective/f_eyepiece есть угловое увеличение для далёкого предмета, а изображение на скамье для близкого предмета показывает поперечное увеличение f_eyepiece/f_objective.

Астрономический телескоп — интерактивная симуляция (Оптика). Афокальные линзы разведены на f_objective + f_eyepiece; M = −f_objective/f_eyepiece есть угловое увеличение для далёкого предмета, а изображение на скамье для близкого предмета показывает поперечное увеличение f_eyepiece/f_objective. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.

Астрономический телескоп

Афокальный телескоп разводит линзы на f_objective + f_eyepiece; M = −f_objective/f_eyepiece.

Фокальная плоскость объектива совпадает с фокальной плоскостью окуляра, поэтому расстояние между линзами равно f_objective + f_eyepiece, и параллельный вход выходит параллельным. Угловое увеличение есть отношение фокусных расстояний; его отрицательный знак указывает на переворот.

• M = −f_obj/f_eye
• Угловое увеличение

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

Афокальный (кеплеровский) телескоп ставит объектив и окуляр так, что их фокусы совпадают — параллельный свет на входе, параллельный на выходе. Более короткий фокус окуляра даёт более высокое или низкое увеличение телескопа?

Прогнозы для взвешивания

• Более короткий окуляр даёт меньшее увеличение.
• Фокус окуляра не влияет на увеличение.
• Более высокое — увеличение есть отношение фокусов объектива и окуляра, поэтому укорочение окуляра увеличивает отношение.

Роли переменных

Что вы задали:

• Фокус окуляра f_e (cm)

Что вы измеряете:

• Угловое увеличение M

Как идёт исследование

1. Откройте пресет telescope и нажмите «Сброс». У объектива f = 100 см; линзы раздвинуты на сумму их фокусных расстояний (афокальное условие).
2. Включите показание углового увеличения.
3. Задайте фокусное расстояние окуляра для каждой пробы (объектив зафиксирован на f = 100 см) и запишите полученное увеличение.

Определяющее уравнение

Угловое увеличение телескопа — M = −f_o/f_e

Угловое увеличение афокального телескопа Кеплера равно M = −f_o/f_e — отношению фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра. Длиннее объектив или короче окуляр — увеличение растёт в обоих случаях.

Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести

• Для одной пробы вычислите M = −f_o/f_e при f_o = 100 см. Сравните с таблицей.
• Объясните, почему увеличение отрицательно (перевёрнутое изображение, типичное для простого кеплеровского телескопа) и почему более короткий фокус окуляра увеличивает модуль M.

Где это проявляется за пределами лаборатории

• В отличие от окуляра (задающего увеличение), диаметр ОБЪЕКТИВА (не показанный в этой только-фокусной модели) определяет, сколько света собирает телескоп, и его предельную разрешающую силу. Объясните, почему астрономов больше волнует апертура телескопа, чем одно увеличение.
• «Афокальный» значит: параллельный свет на входе даёт параллельный на выходе — у телескопа нет собственного суммарного фокусного расстояния, в отличие от объектива камеры или лупы. Объясните, почему этот дизайн идеален для рассматривания очень далёких (фактически бесконечно удалённых) предметов расслабленным глазом.

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

1. Добро пожаловать к телескопу
2. Выберите объектив
3. Нажмите Play
4. Угловой размер далёких предметов
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