Оптика

Збиральна лінза — дійсне зображення

Предмет далі f: дійсне обернене зображення утворюється на дальньому боці (m = −dᵢ/dₒ).

Збиральна лінза — дійсне зображення — інтерактивне моделювання: Оптика. Предмет далі f: дійсне обернене зображення утворюється на дальньому боці (m = −dᵢ/dₒ). Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Зображення тонкої лінзи

Предмет за f: дійсне обернене зображення утворюється на дальньому боці (m = −dᵢ/dₒ).

Формула тонкої лінзи 1/f = 1/d_o + 1/d_i визначає положення зображення. Коли d_o > f, відстань до зображення додатна, тож промені збігаються в дійсне зображення на дальньому боці. Від'ємний знак збільшення означає обернення. Цей пресет ставить предмет за f, щоб зображення було різким і в межах шкали оптичної лавки.

• 1/f = 1/d_o + 1/d_i
• m = −d_i/d_o

Короткий опис дослідження

Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію

Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.

Рушійне запитання

Предмет лежить за фокусом збиральної лінзи. Коли ви віддаляєте його від лінзи, чи дійсне зображення на іншому боці рухається ближче до лінзи чи далі?

Прогнози для зважування

• Ближче до лінзи — дальший предмет утворює зображення ближче до фокуса.
• Дальше від лінзи.
• Відстань до зображення не залежить від відстані до предмета.

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Відстань до предмета d_o (cm)

Що ви вимірюєте:

• Відстань до зображення d_i (cm)
• Збільшення m

Як проходить дослідження

1. Відкрийте пресет converging-real та натисніть «Скинути». Фокусна відстань лінзи фіксована 10 cm.
2. Увімкніть покази відстані до зображення та збільшення.
3. Задайте відстань до предмета для кожного заміру та запишіть відстань до зображення і збільшення.

Керівне рівняння

Формула тонкої лінзи — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)

Для тонкої лінзи відстань до предмета, відстань до зображення та фокусна відстань пов'язані 1/f = 1/d_o + 1/d_i. Це одне рівняння охоплює і збиральні, і розсіювальні лінзи, зі знаковими відстанями.

Поперечне збільшення — m = −dᵢ/dₒ

Розмір зображення відносно предмета m = −d_i/d_o. Від'ємне m означає обернене зображення; |m| > 1 означає збільшене зображення.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Для одного заміру обчисліть d_i з 1/f = 1/d_o + 1/d_i з f = 10 cm, потім m = −d_i/d_o. Порівняйте обидва з таблицею.
• Поясніть, використовуючи формулу тонкої лінзи, чому віддалення предмета від лінзи (збільшення d_o) стискає відстань до зображення до фокусної відстані.

Де це трапляється за межами лабораторії

• Кожен замір дає від'ємне збільшення. Поясніть, що фізично означає від'ємне m для орієнтації зображення відносно предмета.
• Об'єктив фотоапарата утворює дійсне зображення на сенсорі для будь-якого предмета за фокусом. Поясніть, використовуючи свої дані, чому фотографування чогось дуже далекого (d_o ≫ f) завжди розміщує зображення дуже близько до фокальної площини.

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

1. Ближче чи далі?
2. Віддаліть предмет
3. Зафіксуйте зображення
4. Відкрийте дані
5. Поясніть свої докази

Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.

Відкрити інтерактивну лабораторію →

Завантажити лабораторний аркуш →

Формула тонкої лінзи