Линза как увеличительное стекло
1 · Прогноз
Предмет ближе к собирающей линзе, чем её фокус. Строит ли линза всё ещё действительное изображение или нечто иное?
- 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.
2 · Подготовка
- Откройте пресет magnifier и нажмите «Сброс». Фокусное расстояние фиксировано на 10 cm.
- Включите показания расстояния до изображения и увеличения.
- Задайте расстояние до предмета для каждой пробы (всегда меньше фокусного) и запишите расстояние до изображения и увеличение.
3 · Сбор данных
| Расстояние до предмета d_o (cm) | Расстояние до изображения d_i (cm) | Увеличение m |
|---|---|---|
| 4.00 | ||
| 6.00 | ||
| 8.00 |
Постройте увеличение m (ось y) против расстояния до предмета d_o (ось x) для трёх проб. Растёт ли m при d_o → 0?
4 · Анализ
- 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.
5 · Развитие
- 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.
Физика этого эксперимента
Увеличение мнимого изображения
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.