ทัศนศาสตร์

สายตาสั้นที่แก้ไขแล้ว

เลนส์เว้า (กำลังลบ) ดันจุดไกลไปอนันต์ วัตถุไกลเข้าโฟกัสสนิท

สายตาสั้นที่แก้ไขแล้ว — การจำลองทัศนศาสตร์แบบโต้ตอบ เลนส์เว้า (กำลังลบ) ดันจุดไกลไปอนันต์ วัตถุไกลเข้าโฟกัสสนิท ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ

การแก้ไขสายตาสั้น

เลนส์เว้า (กำลังลบ) เลื่อนจุดไกลสุดไปที่ระยะอนันต์ และวัตถุไกลเข้าสู่โฟกัสทันที

เลนส์เว้า (กระจายแสง) ของแว่นตากระจายรังสีก่อนเข้าตา เลื่อนระนาบโฟกัสไปด้านหลังลงบนจอตาสำหรับวัตถุไกล กำลังถูกเลือกให้จุดไกลสุดเลื่อนไปที่ระยะอนันต์—การแก้ไขมาตรฐานสำหรับสายตาสั้น

• เลนส์เว้า
• จุดไกลสุด → ∞

สรุปการสืบสวน

วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ

บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้

คำถามขับเคลื่อน

เลนส์แก้สายตาเว้า (f = −70 cm ที่นี่) ของตาสั้นมีจุดประสงค์ให้วัตถุไกลดูเหมือนอยู่ที่จุดไกลสุดของตาแทน มันทำงานแบบเดียวกันหรือไม่ ไม่ว่าวัตถุจริงจะไกลแค่ไหน

คำทำนายที่ต้องชั่งใจ

• ภายในระยะห่างวัตถุที่เบนช์นี้สามารถเข้าถึงได้จริง ระยะห่างของภาพเสมือนยังคงแตกต่างกันอย่างมากเมื่อระยะห่างวัตถุจริงเปลี่ยนแปลง — มันยังไม่ได้ตั้งตัวอยู่ใกล้จุดไกล
• ใช่ — สำหรับวัตถุไกลพอใด ๆ เลนส์เว้าสร้างภาพเสมือนใกล้จุดโฟกัสของตัวเองมาก (ใกล้จุดไกล) ไม่ขึ้นกับระยะจริง
• เลนส์แก้ไขไม่เปลี่ยนระยะภาพที่ได้ผลเลย

บทบาทของตัวแปร

สิ่งที่คุณตั้ง:

• ระยะวัตถุจริง d_o (cm)

สิ่งที่คุณวัด:

• ระยะภาพของเลนส์แก้ไข d_i (cm)

การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร

1. เปิดพรีเซ็ท myopia-corrected แล้วกดรีเซ็ต เลนส์แก้สายตาเว้ามี f = −70 cm ตรงกับจุดไกลสุดของตานี้
2. เปิดค่าแสดงระยะภาพของเลนส์แก้ไข
3. ตั้งระยะวัตถุจริงในแต่ละรอบ (ไกลพอสมควรทั้งหมด) แล้วบันทึกระยะภาพเสมือนที่เลนส์แก้ไขสร้าง

สมการควบคุม

เลนส์แก้ไขเบี่ยงเบนแสงอย่างไร — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)

เลนส์แก้ไขแบบเบี่ยงเบนที่มี f เท่ากับ (ค่าลบของ) จุดไกลของตาจึงสร้างภาพของวัตถุที่ห่างไกลจริง ๆ — ห่างไกลหลายร้อย cm นอกเหนือจากที่เบนช์โต๊ะสามารถเข้าถึง — ที่ (หรือใกล้เคียง) จุดไกลนั้น ตรงที่ตาปัญญาอักษร ยังสามารถโฟกัสได้ ใกล้กว่านั้น ตามที่การทดลองของแผ่นห้องปฏิบัติการนี้แสดง ภาพยังคงเลื่อนไปอย่างเห็นได้ชัดตามระยะห่างวัตถุ

สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด

• สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ d_i จาก 1/f = 1/d_o + 1/d_i โดยใช้ f = −70 cm เทียบกับตาราง
• ตารางของคุณแสดงให้เห็นว่า d_i ยังคงเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญแม้ที่ระยะห่างวัตถุที่ใหญ่ที่สุดที่เบนช์นี้สามารถเข้าถึงได้ (d_o = 100 cm d_i เพียง 58.8% ของระยะทางถึง f = −70 cm) โดยใช้ 1/f = 1/d_o + 1/d_i อธิบายว่าทำไม d_i ต้องการ d_o ในหลายร้อย cm ก่อนที่มันจะเข้าใกล้ f อย่างแท้จริง — การแก้ไขนี้จึงกลายเป็นเกือบสมบูรณ์แบบเฉพาะสำหรับวัตถุที่ห่างไกลมากกว่าที่เบนช์นี้สามารถวางได้เท่านั้น ไม่ใช่สำหรับวัตถุ 'ห่างไกล' ทุกชิ้น

สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ

• นี่คือกลไกจริงของเลนส์แก้ไข พวกมันไม่ได้เปลี่ยนสิ่งที่เลนส์ตาเองทำ — แต่ประมวลแสงล่วงหน้าให้ตา “เห็น” ภาพที่แก้แล้วที่ระยะซึ่งมันโฟกัสได้อยู่แล้ว อธิบายว่าเหตุใดจึงหมายความว่าเลนส์แก้ไขทำงาน “ร่วมกับ” ทัศนศาสตร์ของตา ไม่ใช่แทนที่มัน
• จงเทียบ f = −70 cm คงที่ของการทดลองนี้กับการคำนวณกำลังเลนส์แก้สายตาของการทดลอง myopia ที่จุดไกลสุด = 70 cm (P = −100/70 ≈ −1.43 D จึงได้ f = 1/P ≈ −70 cm) ยืนยันว่าเป็นเลนส์เดียวกันที่บรรยายสองแบบ (ระยะโฟกัสกับไดออปเตอร์)

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

1. ยินดีต้อนรับสู่ สายตาสั้นที่แก้ไขแล้ว
2. เลือกเลนส์แก้ไข
3. กดเล่น
4. การแก้ไขด้วยเลนส์เว้า
5. เปิดแผงคุณสมบัติ
6. คุณทำได้แล้ว!

เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ

เปิดห้องแล็บโต้ตอบ →

ดาวน์โหลดใบงาน →

สมการเลนส์บาง