Оптика

Лупа (предмет ближче f)

Предмет ближче f: збільшене пряме уявне зображення — проста лупа.

Лупа (предмет ближче f) — інтерактивне моделювання: Оптика. Предмет ближче f: збільшене пряме уявне зображення — проста лупа. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Проста лупа

Предмет усередині f: збільшене пряме уявне зображення — проста лупа.

Збиральна лінза з предметом ближче за фокус не може утворити дійсне зображення; натомість промені розходяться, ніби від уявного джерела з того самого боку, що й предмет. Око інтерпретує ці продовження як пряме збільшене зображення — принцип лупи.

• M = N/f
• Уявне пряме зображення

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 ближче до збиральної лінзи, ніж її фокусна відстань. Чи утворює лінза досі дійсне зображення, чи щось інше?

Прогнози для зважування

• Вона досі утворює дійсне зображення, просто далі.
• Вона утворює збільшене пряме уявне зображення з того самого боку, що й предмет — лупа.
• Зображення взагалі не утворюється всередині фокусної відстані.

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 magnifier 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 (завжди меншу за фокусну) та запишіть відстань до зображення і збільшення.

Керівне рівняння

Збільшення уявного зображення — m = −dᵢ/dₒ

Коли предмет всередині фокусу збиральної лінзи, відстань до зображення d_i виходить від'ємною (уявне, той самий бік, що й предмет), а збільшення m = −d_i/d_o виходить додатним і більшим за 1 — пряме збільшене зображення, основа лупи.

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.
• Кожен замір дає від'ємне d_i та додатне m більше за 1. Поясніть, що означає від'ємна відстань до зображення (уявне зображення, той самий бік, що й предмет) і чому m тут додатне, а не від'ємне.

Де це трапляється за межами лабораторії

• Ваші дані показують, що наближення предмета до лінзи (менше d_o, завжди під f) збільшує збільшення. Поясніть, чому лупа, притиснута дуже близько до малого предмета, показує його більшим, ніж тримаючи її далі (але все ще всередині f).
• Що сталося б із зображенням (та збільшенням), якби предмет поклали точно на фокусній відстані, d_o = f? Порівняйте з результатом експерименту focal-point.

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

1. Вітаємо в лупі
2. Виберіть предмет
3. Натисніть «Запустити»
4. Кутове збільшення
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