Оптика

Виправлена міопія

Розсіювальна лінза (від'ємна сила) переносить дальню точку в нескінченність, і далекий предмет чітко фокусується.

Виправлена міопія — інтерактивне моделювання: Оптика. Розсіювальна лінза (від'ємна сила) переносить дальню точку в нескінченність, і далекий предмет чітко фокусується. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Корекція міопії

Розсіювальна лінза (від'ємна сила) переносить дальню точку в нескінченність, і далекий предмет чітко фокусується.

Ввігнута (розсіювальна) лінза окулярів розходить промені до входу в око, зсуваючи фокальну площину назад на сітківку для далеких предметів. Силу обирають так, щоб дальня точка перенеслася в нескінченність — стандартна корекція міопії.

• Розсіювальна лінза
• Дальня точка → ∞

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

Розсіювальна коригувальна лінза міопного ока (тут f = −70 cm) призначена робити далекі предмети такими, що здаються на дальній точці ока. Чи це працює так само, не залежно від того, наскільки далеко фактично знаходиться предмет?

Прогнози для зважування

• У межах відстаней об'єкта, які цей оптичний стіл може насправді досягти, відстань віртуального зображення все ще значно варіюється при зміні справжньої відстані об'єкта — вона ще не встановилась поблизу точки далекої відстані.
• Так — для будь-якого достатньо далекого предмета розсіювальна лінза утворює уявне зображення дуже близько до власного фокусу (біля дальньої точки), незалежно від точної справжньої відстані.
• Коригувальна лінза взагалі не змінює ефективну відстань до зображення.

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Справжня відстань до предмета d_o (cm)

Що ви вимірюєте:

• Відстань до зображення коригувальної лінзи d_i (cm)

Як проходить дослідження

1. Відкрийте пресет myopia-corrected та натисніть «Скинути». Коригувальна розсіювальна лінза має f = −70 cm, що відповідає дальній точці цього ока.
2. Увімкніть показ відстані до зображення коригувальної лінзи.
3. Задайте справжню відстань до предмета для кожного заміру (усе досить далеко) та запишіть відстань до уявного зображення, утвореного коригувальною лінзою.

Керівне рівняння

Як коригувальні лінзи переспрямовують світло — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)

Розсіювальна коригуюча лінза з фокусною відстанню, рівною (від'ємній) точці далекої відстані ока, створює зображення СПРАВДІ віддаленого об'єкта — за сотні сантиметрів, набагато далі від того, що може досягти настільний стіл — в (або дуже близько до) точки далекої відстані, саме там, де близорукий визок ВСЕ ЩЕ може фокусуватися. Ближче до цього, як показують власні випробування цього аркуша лабораторії, зображення все ще помітно зміщується зі змінною відстанню об'єкта.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Для одного заміру обчисліть d_i з 1/f = 1/d_o + 1/d_i з f = −70 cm. Порівняйте з таблицею.
• Ваша таблиця показує, що d_i все ще значно змінюється навіть на найбільшій відстані об'єкта, яку може досягти цей оптичний стіл (d_o = 100 cm, d_i лише на 58.8% шляху до f = −70 cm). Використовуючи 1/f = 1/d_o + 1/d_i, поясніть, чому d_i потребує d_o в сотні сантиметрів, перш ніж вона дійсно наблизиться до f — ця корекція дійсно стає майже ідеальною лише для об'єктів, що знаходяться набагато далі від того, що може розмістити цей стіл, а не для кожного 'віддаленого' об'єкта.

Де це трапляється за межами лабораторії

• Це фактичний механізм коригувальних лінз: вони не змінюють те, що робить власна лінза ока — вони попередньо обробляють світло так, щоб око «бачило» виправлене зображення на відстані, на якій воно ВЖЕ може фокусуватися. Поясніть, чому це означає, що коригувальні лінзи працюють З оптикою ока, а не замінюють її.
• Порівняйте фіксовану f = −70 cm цього експерименту з обчисленням коригувальної сили в myopia для дальньої точки = 70 cm (P = −100/70 ≈ −1.43 D, тож f = 1/P ≈ −70 cm). Підтвердьте, що це та сама лінза, описана двома способами (фокусна відстань проти діоптрій).

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

1. Вітаємо у виправленій міопії
2. Виберіть коригувальну лінзу
3. Натисніть «Запустити»
4. Розсіювальна корекція
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