Optik

Brännpunkt — parallella strålar

Objekt i F: utgående strålar är parallella och bilden bildas i oändligheten.

Brännpunkt — parallella strålar — interaktiv Optik-simulering. Objekt i F: utgående strålar är parallella och bilden bildas i oändligheten. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.

Brännpunkt

Placera objektet i brännpunkten: utgående strålar är parallella och bilden bildas i oändligheten.

När objektet ligger exakt i brännpunkten lämnar brutna strålar linsen parallellt — bilden bildas i oändligheten. Detta gränsfall skiljer verkliga bilder (objekt utanför F) från virtuella (objekt innanför F). Förinställningen gör parallella utgångsstrålar lätta att följa i stråldiagrammet.

• d_o = f → d_i → ∞
• Strålar lämnar parallellt

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

När ett föremål närmar sig en konvergerande lins brännvidd utifrån, vad händer med bildavståndet?

Förutsägelser att väga

• Bildavståndet krymper mot noll.
• Bildavståndet förblir ungefär konstant.
• Bildavståndet växer utan gräns och går mot oändligheten precis när föremålet når brännpunkten.

Variablernas roller

Det du ställer in:

• Föremålsavstånd d_o (cm)

Det du mäter:

• Bildavstånd d_i (cm)

Så går undersökningen till

1. Öppna förinställningen Brännpunkten och tryck på Återställ. Linsens brännvidd är låst till 10 cm.
2. Aktivera avläsningen av bildavståndet.
3. Ställ in föremålsavståndet för varje försök (närmar dig brännvidden utifrån) och notera bildavståndet.

Styrande ekvation

Tunnlinsekvationen nära brännpunkten — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)

När föremålsavståndet d_o närmar sig brännvidden f närmar sig nämnaren (d_o − f) i d_i = d_o·f/(d_o − f) noll, vilket skickar bildavståndet mot oändligheten — bilden 'flyr' till en punkt i oändligheten.

Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut

• Beräkna för ett försök d_i = d_o·f/(d_o − f) med f = 10 cm. Jämför med tabellen.
• Förklara, med hjälp av tunnlinsekvationen, varför det att d_o − f närmar sig noll (från den positiva sidan) skickar d_i mot positiv oändlighet.

Var det här syns utanför labbet

• När föremålet ligger exakt i brännpunkten lämnar strålarna linsen perfekt parallella — en bild 'i oändligheten'. Förklara varför en fyr eller en strålkastare placerar sin lampa exakt i linsens (eller spegelns) brännpunkt.
• Denna exakta uppställning — en källa i brännpunkten som ger parallella utgående strålar — kallas en kollimator och används för att skapa parallella strålar till laboratorieinstrument. Varför kan forskare behöva en stråle av perfekt parallellt ljus för vissa experiment?

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

1. Välkommen till Brännpunkten
2. Välj objektet
3. Tryck på Spela upp
4. Strålar lämnar parallellt
5. Öppna panelen Egenskaper
6. Klart!

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