Optik

Samlingslins — verklig bild

Objekt utanför f: en verklig, inverterad bild bildas på andra sidan (m = −dᵢ/dₒ).

Samlingslins — verklig bild — interaktiv Optik-simulering. Objekt utanför f: en verklig, inverterad bild bildas på andra sidan (m = −dᵢ/dₒ). Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.

Avbildning med tunn lins

Objekt utanför f: en verklig, upp-och-ned-vänd bild bildas på andra sidan (m = −dᵢ/dₒ).

Tunnlinsekvationen 1/f = 1/d_o + 1/d_i hittar bildens läge. När d_o > f är bildavståndet positivt, så strålar konvergerar till en verklig bild på andra sidan. Det negativa förstoringsstecknet markerar att bilden är upp-och-ned. Förinställningen placerar objektet utanför f så att bilden är skarp och på den optiska bänkens skala.

• 1/f = 1/d_o + 1/d_i
• m = −d_i/d_o

Undersökningsblad

Planera frågan innan du öppnar labbet

Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.

Drivande fråga

Ett föremål ligger bortom en konvergerande lins brännvidd. När du flyttar det längre bort från linsen, flyttar sig då den verkliga bild som bildas på andra sidan närmare linsen eller längre bort?

Förutsägelser att väga

• Närmare linsen — ett fjärrare föremål bildar sin bild närmare brännpunkten.
• Längre bort från linsen.
• Bildavståndet beror inte på föremålsavståndet.

Variablernas roller

Det du ställer in:

• Föremålsavstånd d_o (cm)

Det du mäter:

• Bildavstånd d_i (cm)
• Förstoring m

Så går undersökningen till

1. Öppna förinställningen Konvergerande lins och tryck på Återställ. Linsens brännvidd är låst till 10 cm.
2. Aktivera avläsningarna av bildavstånd och förstoring.
3. Ställ in föremålsavståndet för varje försök och notera bildavståndet och förstoringen.

Styrande ekvation

Tunnlinsformeln — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)

För en tunn lins hänger föremålsavstånd, bildavstånd och brännvidd samman genom 1/f = 1/d_o + 1/d_i. Denna enda ekvation täcker konvergerande och divergerande linser likaväl, med teckenförsedda avstånd.

Linjär förstoring — m = −dᵢ/dₒ

Bildens storlek i förhållande till föremålet är m = −d_i/d_o. Ett negativt m betyder en upp-och-nedvänd bild; |m| > 1 betyder att bilden är förstorad.

Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut

• Beräkna för ett försök d_i ur 1/f = 1/d_o + 1/d_i med f = 10 cm, sedan m = −d_i/d_o. Jämför båda med tabellen.
• Förklara, med hjälp av tunnlinsekvationen, varför det att flytta föremålet längre bort från linsen (öka d_o) får bildavståndet att krympa mot brännvidden.

Var det här syns utanför labbet

• Varje försök ger en negativ förstoring. Förklara vad ett negativt m betyder fysikaliskt för bildens orientering jämfört med föremålet.
• En kamerlins bildar en verklig bild på sensorn för varje föremål bortom brännvidden. Förklara, utifrån dina data, varför det att fotografera något mycket avlägset (d_o ≫ f) alltid placerar bilden mycket nära brännplanet.

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

1. Närmare eller längre bort?
2. Flytta objektet längre bort
3. Fånga bilden
4. Öppna data
5. Förklara dina bevis

Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.

Öppna interaktivt labb →

Ladda ner labblad →

Tunnlinsformeln