Optik

Astronomiskt teleskop

Afokala linser hålls på avståndet f_objective + f_eyepiece; M = −f_objective/f_eyepiece är vinkelförstoringen för ett avlägset objekt, medan bilden på bänken för ett närliggande objekt visar den laterala förstoringen f_eyepiece/f_objective.

Astronomiskt teleskop — interaktiv Optik-simulering. Afokala linser hålls på avståndet f_objective + f_eyepiece; M = −f_objective/f_eyepiece är vinkelförstoringen för ett avlägset objekt, medan bilden på bänken för ett närliggande objekt visar den laterala förstoringen f_eyepiece/f_objective. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.

Astronomiskt teleskop

Ett afokalt teleskop har avståndet f_objective + f_eyepiece mellan sina linser; M = −f_objective/f_eyepiece.

Objektivets brännplan sammanfaller med okularets brännplan, så avståndet mellan linserna är f_objective + f_eyepiece och parallella inkommande strålar lämnar teleskopet parallella. Vinkelförstoringen är förhållandet mellan brännvidderna; det negativa tecknet visar att bilden blir inverterad.

• M = −f_obj/f_eye
• Vinkelförstoring

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 afokalt (keplerskt) teleskop placerar sitt objektiv och okular så att deras brännpunkter sammanfaller — parallellt ljus in, parallellt ljus ut. Ger en kortare okularbrännvidd högre eller lägre teleskopförstoring?

Förutsägelser att väga

• Ett kortare okular ger lägre förstoring.
• Okularets brännvidd påverkar inte förstoringen.
• Högre — förstoringen är förhållandet mellan objektivets och okularets brännvidd, så att förkorta okularets brännvidd ökar förhållandet.

Variablernas roller

Det du ställer in:

• Okularbrännvidd f_e (cm)

Det du mäter:

• Vinkelförstoring M

Så går undersökningen till

1. Öppna förinställningen Teleskopet och tryck på Återställ. Objektivet har f = 100 cm; de två linserna hålls isär med sin sammanlagda brännvidd (afokalt villkor).
2. Aktivera avläsningen av vinkelförstoringen.
3. Ställ in okularets brännvidd för varje försök (objektivet låst till f = 100 cm) och notera resulterande förstoring.

Styrande ekvation

Vinkelförstoring i teleskop — M = −f_o/f_e

Ett afokalt keplerskt teleskops vinkelförstoring är M = −f_o/f_e, förhållandet mellan objektivets brännvidd och okularets. Ett längre objektiv eller ett kortare okular ökar båda förstoringen.

Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut

• Beräkna för ett försök M = −f_o/f_e med f_o = 100 cm. Jämför med tabellen.
• Förklara varför förstoringen är negativ (en upp-och-nedvänd bild, typiskt för ett enkelt keplerskt teleskop) och varför en kortare okularbrännvidd ökar beloppet av M.

Var det här syns utanför labbet

• Till skillnad från okularet (som sätter förstoringen) bestämmer OBJEKTIVlinsens diameter (visas inte i denna modell med enbart brännvidd) hur mycket ljus teleskopet samlar och dess slutliga upplösningsförmåga. Förklara varför astronomer bryr sig mer om ett teleskops öppning (objektivdiameter) än om dess förstoring ensam.
• 'Afokal' betyder att parallellt ljus in ger parallellt ljus ut — teleskopet har i sig ingen enskild total brännvidd, till skillnad från en kamerlins eller ett förstoringsglas. Förklara varför denna konstruktion är idealisk för att betrakta mycket avlägsna föremål (i praktiken i oändligheten) med ett avslappnat öga.

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

1. Välkommen till Teleskopet
2. Välj objektivet
3. Tryck på Spela
4. Vinkelstorlek hos avlägsna föremål
5. Öppna panelen Egenskaper
6. Du klarade det!

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