Фокус: куда убегают изображения
1 · Прогноз
При приближении предмета к фокусу собирающей линзы снаружи что происходит с расстоянием до изображения?
- Расстояние до изображения сжимается к нулю.
- Расстояние до изображения остаётся примерно постоянным.
- Расстояние до изображения растёт неограниченно, расходясь к бесконечности ровно в фокусе.
2 · Подготовка
- Откройте пресет focal-point и нажмите «Сброс». Фокусное расстояние фиксировано на 10 cm.
- Включите показание расстояния до изображения.
- Задайте расстояние до предмета для каждой пробы (приближаясь к фокусу снаружи) и запишите расстояние до изображения.
3 · Сбор данных
| Расстояние до предмета d_o (cm) | Расстояние до изображения d_i (cm) |
|---|---|
| 11.00 | |
| 12.00 | |
| 15.00 |
Постройте d_i (ось y) против d_o (ось x) для трёх проб. Взмывает ли кривая при d_o → 10 cm?
4 · Анализ
- 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.
5 · Развитие
- 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?
Физика этого эксперимента
Формула тонкой линзы вблизи фокуса
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.