แว่นขยายอย่างง่าย กำลังขยายเชิงมุม

1 · ทำนาย

แว่นขยายอย่างง่ายใช้กับตาที่คลายตัว วางวัตถุที่จุดโฟกัสของเลนส์พอดี เลนส์ระยะโฟกัสสั้นกว่าให้กำลังขยายเชิงมุมสูงกว่าหรือต่ำกว่า

• ระยะโฟกัสสั้นกว่าให้กำลังขยายต่ำกว่า
• กำลังขยายไม่ขึ้นกับระยะโฟกัสของเลนส์
• สูงกว่า — ระยะโฟกัสสั้นกว่าให้เข้าใกล้วัตถุได้มากกว่าจุดใกล้ลำพลงของตา ทำให้ขนาดเชิงมุมปรากฏใหญ่กว่า

2 · จัดเตรียม

1. เปิดค่าที่ตั้งไว้ simple-magnifier แล้วกดรีเซ็ต วัตถุอยู่ที่จุดโฟกัสของเลนส์พอดี (ดูด้วยตาคลายตัว ภาพเสมือนที่อนันต์)
2. เปิดค่าแสดงกำลังขยายเชิงมุม
3. ตั้งระยะโฟกัสของเลนส์ในแต่ละรอบแล้วบันทึกกำลังขยายเชิงมุมที่ได้

3 · เก็บข้อมูล

พล็อต M (แกน y) กับ 1/f (แกน x) จากสามรอบการทดลอง เส้นตรงผ่านจุดกำเนิดหรือไม่

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ M = N/f โดยใช้ระยะจุดใกล้ตามาตรฐาน N = 25 cm เทียบกับตาราง
2. อธิบายว่าเหตุใดระยะโฟกัสสั้นกว่าจึงให้กำลังขยายสูงกว่า มันให้ตาที่คลายตัวดูวัตถุจากใกล้กว่าจุดใกล้ลำพลงของตาเองมาก วัตถุจึงกินมุมกว้างกว่ามาก

5 · ต่อยอด

1. แว่นขยายระยะโฟกัสสั้นมาก (M สูง) ก็มีระยะทำงานสั้นมากด้วย (วัตถุแทบแตะเลนส์) ซึ่งไม่คุ้มค่าเกินกำลังขยายระดับหนึ่งแล้วกำลังขยายระดับหนึ่ง อธิบายว่าเหตุใดกล้องส่องพลอยของช่างเครื่องเพชรและแว่นขยายมือจึงแทบไม่เกินราว 10×–20×
2. สำหรับกำลังขยายสูงกว่าที่เลนส์เดี่ยวทำได้จริง นักออกแบบทัศนศาสตร์หันไปใช้ระบบประกอบ (เหมือนการทดลอง compound-microscope) อธิบายว่าเหตุใดการต่อสองขั้นกำลังขยายปานกลางเข้าด้วยกัน แทนเลนส์ระยะโฟกัสสั้นมากตัวเดียว จึงเป็นทางแก้ที่ใช้ได้จริง

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง