ทัศนศาสตร์

เครื่องขยายสองเลนส์

เลนส์นูนสองชิ้นเรียงกันฉายภาพจริงขยาย — กำลังขยายรวมเป็นผลคูณของแต่ละขั้น

เครื่องขยายสองเลนส์ — การจำลองทัศนศาสตร์แบบโต้ตอบ เลนส์นูนสองชิ้นเรียงกันฉายภาพจริงขยาย — กำลังขยายรวมเป็นผลคูณของแต่ละขั้น ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ

เครื่องขยายภาพสองเลนส์

เลนส์นูนสองชิ้นเรียงอนุกรมฉายภาพจริงขยายใหญ่ — กำลังขยายรวมเป็นผลคูณของแต่ละขั้น

การซ้อนเลนส์นูนแบบคล้ายกัน แต่จัดให้ฉายภาพจริงขยายใหญ่ลงจอหรือฟิล์ม แต่ละขั้นให้กำลังขยายซึ่งคูณกันตลอดสาย — ใช้ในเครื่องขยายภาพถ่ายและระบบฉายบางแบบ

• ภาพจริงขยายใหญ่
• M = ผลคูณของแต่ละขั้น

สรุปการสืบสวน

วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ

บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้

คำถามขับเคลื่อน

ต่างจากกล้องจุลทรรศน์ประกอบที่ภาพสุดท้ายมักเป็นภาพเสมือน เครื่องขยายภาพถ่ายต้องฉายภาพจริงที่ขยายแล้วลงบนกระดาษรับภาพ เลนส์นูนสองชิ้นเรียงตามกันจะยังสร้างภาพสุดท้ายที่เป็นภาพจริง (ไม่ใช่เสมือน) ได้หรือไม่

คำทำนายที่ต้องชั่งใจ

• ไม่ — การต่อเลนส์สองชิ้นเป็นทอด ๆ ให้ภาพสุดท้ายเป็นภาพเสมือนเสมอ
• ขึ้นกับระยะวัตถุเท่านั้น ไม่ใช่การจัดวางเลนส์
• ใช่ — ด้วยระยะห่างและระยะโฟกัสที่เหมาะสม ภาพสุดท้ายของชุดเลนส์สองชิ้นตกเป็นภาพจริง พร้อมฉายลงพื้นผิว

บทบาทของตัวแปร

สิ่งที่คุณตั้ง:

• ระยะวัตถุจาก L1 (cm)

สิ่งที่คุณวัด:

• ระยะภาพของ L1 (cm)
• กำลังขยายระบบ M

การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร

1. เปิดพรีเซ็ท compound-enlarger แล้วกดรีเซ็ต L1 มี f = 8 cm L2 มี f = 12 cm ห่างกัน 34 cm
2. เปิดค่าแสดงระยะภาพของ L1 และกำลังขยายระบบ
3. ตั้งระยะวัตถุจาก L1 ในแต่ละรอบ แล้วบันทึกระยะภาพของ L1 และกำลังขยายระบบโดยรวม

สมการควบคุม

กำลังขยายเครื่องขยายภาพสองขั้น — M = m₁·m₂·…

เช่นเดียวกับสายโซ่เลนส์ประกอบใด ๆ การขยายระบบของเครื่องขยายภาพคือผลคูณการขยายของเลนส์ทั้งสอง: M = m₁ × m₂ การเลือกระยะโฟกัสกับระยะห่างอย่างระมัดระวังทำให้ภาพสุดท้ายเป็นภาพจริง (ไม่ใช่เสมือน) พร้อมฉาย

สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด

• สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ d_i1 จาก 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 8 cm) แล้ว d_o2 = 34 − d_i1 แล้ว d_i2 จาก 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 12 cm) สุดท้าย M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2) เทียบกับตาราง
• ระยะวัตถุดีฟอลต์ของพรีเซ็ทนี้ (16 cm คือจุด 2f ของ L1) ให้ M = 2 พร้อมภาพสุดท้ายที่เป็นภาพจริง จงอธิบายว่าทำไมการตรวจเครื่องหมายของ d_i2 (บวก = จริง) จึงสำคัญต่อการที่ระบบนี้จะฉายลงกระดาษถ่ายภาพได้จริงหรือไม่

สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ

• เครื่องขยายจะทำงานได้ ภาพสุดท้ายต้องตกที่ระยะบวก (ภาพจริง) พ้น L2 ออกไป ณ ความสูงพอดีที่กระดาษรับภาพวางอยู่ อธิบายว่าเหตุใดการออกแบบเครื่องขยายจึงต้องควบคุมทั้งระยะโฟกัสของเลนส์ทั้งสองและระยะห่างอย่างระมัดระวังเพื่อรับประกันเรื่องนี้
• จงเทียบ M = 2 ดีฟอลต์ของการทดลองนี้ (ภาพสุดท้ายจริง) กับ M = 1 ของ compound-relay และ M = 4 ของ compound-microscope (ดูแบบภาพเสมือนผ่านเลนส์ตา) อธิบายว่าทำไมคณิตสายโซ่เลนส์สองชิ้นเดียวกัน (ผลคูณการขยาย) จึงให้ผลลัพธ์ใช้งานจริงต่างกันมาก ขึ้นกับระยะโฟกัสและระยะห่างที่เลือก

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

1. ยินดีต้อนรับสู่เครื่องขยายเชิงประกอบ
2. เลือกวัตถุ
3. กดเล่น
4. ภาพกลางที่ขยายแล้ว
5. เปิดแผงคุณสมบัติ
6. ทำได้แล้ว!

เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ

เปิดห้องแล็บโต้ตอบ →

ดาวน์โหลดใบงาน →

สมการเลนส์บาง