ระบบถ่ายทอดสองเลนส์ ต่อภาพเข้าด้วยกัน

1 · ทำนาย

เลนส์นูนเหมือนกันสองชิ้นวางให้ภาพของเลนส์แรกกลายเป็นวัตถุของเลนส์ที่สอง กำลังขยายรวมของระบบเป็นผลคูณของกำลังขยายแต่ละเลนส์พอดีหรือไม่

• กำลังขยายระบบเป็นผลรวมของกำลังขยายแต่ละตัว
• ใช่ การขยายของระบบคือผลคูณของการขยายแต่ละเลนส์: M = m₁ × m₂
• กำลังขยายระบบทำนายจากกำลังขยายเลนส์แต่ละตัวไม่ได้

2 · จัดเตรียม

1. เปิดพรีเซ็ท compound-relay แล้วกดรีเซ็ต เลนส์ทั้งสองมี f = 10 cm ห่างกัน 40 cm
2. เปิดค่าแสดงระยะภาพเลนส์แรกและกำลังขยายระบบ
3. ตั้งระยะวัตถุจากเลนส์ 1 ในแต่ละรอบ แล้วบันทึกระยะภาพแรกและกำลังขยายระบบโดยรวม

3 · เก็บข้อมูล

พล็อตกำลังขยายระบบ M (แกน y) กับระยะวัตถุของ L1 (แกน x) จากสามรอบการทดลอง

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณระยะภาพของ L1 จาก 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 10 cm) แล้วระยะวัตถุของ L2 เป็น d_o2 = 40 − d_i1 แล้วระยะภาพ d_i2 จาก 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 10 cm) สุดท้าย M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2) เทียบ M กับตาราง
2. อธิบายว่าเหตุใดภาพจริงของ L1 จึงกลายเป็นวัตถุจริงของ L2 — เลนส์ที่สองไม่สนใจว่า “วัตถุ” ของมันแท้จริงคือภาพที่เลนส์แรกสร้างขึ้น มันเพียงสร้างภาพจากลำแสงใดก็ตามที่มาถึงมัน

5 · ต่อยอด

1. เมื่อวัตถุอยู่ที่จุด 2f ของ L1 (d_o1 = 20 cm จึงได้ d_i1 = 20 cm เช่นกัน) การขยายของระบบออกมาเป็น 1 พอดี ภาพสุดท้ายมีขนาดและทิศทางเดียวกับวัตถุเดิม แม้ผ่านการกลับหัวสองครั้งแยกกัน จงอธิบายว่าทำไมการกลับหัวสองครั้ง (เลนส์ละครั้ง) จึงหักล้างกันให้ทิศเทียบเท่าตั้งตรง... หรือไม่ ตรวจสอบเครื่องหมายของคุณ
2. ระบบถ่ายทอดภาพหลายเลนส์แบบนี้ใช้ในกล้องส่องตรวจและเรือส่องวัตถุใต้น้ำเพื่อส่งภาพไปไกลโดยไม่เสียขนาดหรือความคมชัด อธิบายว่าเหตุใดเลนส์เดี่ยวที่ระยะโฟกัสยาวมากจึงทำหน้าที่ถ่ายทอดแบบกะทัดรัดเช่นนี้ไม่ได้

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง