Оптика

Фокус — паралельні промені

Предмет у F: вихідні промені паралельні, зображення утворюється в нескінченності.

Фокус — паралельні промені — інтерактивне моделювання: Оптика. Предмет у F: вихідні промені паралельні, зображення утворюється в нескінченності. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Фокус

Помістіть предмет у фокус: вихідні промені паралельні, і зображення утворюється в нескінченності.

Коли предмет сидить точно у фокусі, заломлені променілишають лінзу паралельно — зображення утворюється в нескінченності. Цей межовий випадок розділяє дійсні зображення (предмет за F) та уявні (предмет усередині F). Пресет робить паралельні вихідні промені легкими для простеження на діаграмі.

• d_o = f → d_i → ∞
• Промені виходять паралельно

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

Коли предмет наближається до фокусної відстані збиральної лінзи ззовні, що стається з відстанню до зображення?

Прогнози для зважування

• Відстань до зображення стискається до нуля.
• Відстань до зображення лишається приблизно сталою.
• Відстань до зображення зростає без межі, розбігаючись до нескінченності рівно тоді, коли предмет сягає фокуса.

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Відстань до предмета d_o (cm)

Що ви вимірюєте:

• Відстань до зображення d_i (cm)

Як проходить дослідження

1. Відкрийте пресет focal-point та натисніть «Скинути». Фокусна відстань лінзи фіксована 10 cm.
2. Увімкніть показ відстані до зображення.
3. Задайте відстань до предмета для кожного заміру (наближаючись до фокусної відстані ззовні) та запишіть відстань до зображення.

Керівне рівняння

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

Коли відстань до предмета d_o наближається до фокусної відстані f, знаменник (d_o − f) у d_i = d_o·f/(d_o − f) наближається до нуля, відсилаючи відстань до зображення до нескінченності — зображення «тікає» в точку на нескінченності.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Для одного заміру обчисліть d_i = d_o·f/(d_o − f) з f = 10 cm. Порівняйте з таблицею.
• Поясніть, використовуючи формулу тонкої лінзи, чому наближення d_o − f до нуля (з додатного боку) відсилає d_i до додатної нескінченності.

Де це трапляється за межами лабораторії

• Коли предмет сидить точно у фокусі, промені, щолишають лінзу, виходять досконало паралельними — зображення «в нескінченності». Поясніть, чому маяк чи прожектор ставить свою лампу точно у фокус лінзи (або дзеркала).
• Ця сама установка — джерело у фокусі, що дає паралельний вихідний пучок, — називається коліматором і використовується для створення паралельних пучків для лабораторних приладів. Чому вченим може знадобитися пучок досконало паралельного світла для певних експериментів?

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

1. Вітаємо у фокусі
2. Виберіть предмет
3. Натисніть «Запустити»
4. Промені виходять паралельно
5. Відкрийте панель властивостей
6. У вас вийшло!

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