Оптика

Проста лупа (кутова)

У фокальній площині збиральна лінза надсилає паралельні промені в розслаблене око; M = N/f (N = 25 cm).

Проста лупа (кутова) — інтерактивне моделювання: Оптика. У фокальній площині збиральна лінза надсилає паралельні промені в розслаблене око; M = N/f (N = 25 cm). Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Кутове збільшення

З предметом у фокальній площині збиральна лінза надсилає паралельні промені в розслаблене око; M = N/f (N = 25 cm).

Для розслабленого погляду помістіть предмет у фокальну площину короткофокусної лінзи. Вихідні промені паралельні, уявне зображення в нескінченності, а кутове збільшення M = N/f для N = 25 cm.

• M = N/f
• N = 25 cm

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

Проста лупа, використана з розслабленим оком, має предмет точно у фокусі лінзи. Чи дає коротшофокусна лінза вищу чи нижчу кутову збільшеність?

Прогнози для зважування

• Коротша фокусна відстань дає нижчу збільшеність.
• Збільшеність не залежить від фокусної відстані лінзи.
• Вищу — коротша фокусна відстань дозволяє підійти значно ближче до предмета, ніж дозволила б неприладна ближня точка ока, даючи більший видимий кутовий розмір.

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Фокусна відстань лінзи f (cm)

Що ви вимірюєте:

• Кутове збільшення M

Як проходить дослідження

1. Відкрийте пресет simple-magnifier та натисніть «Скинути». Предмет сидить точно у фокусі лінзи (розслаблений погляд, уявне зображення в нескінченності).
2. Увімкніть показ кутового збільшення.
3. Задайте фокусну відстань лінзи для кожного заміру та запишіть результуючу кутову збільшеність.

Керівне рівняння

Кутове збільшення простої лупи — M = N/f

Лупа, використана з розслабленим оком та предметом у фокусі, досягає кутового збільшення M = N/f, де N = 25 cm — стандартна відстань ближньої точки. Коротша фокусна відстань означає вищу збільшеність.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Для одного заміру обчисліть M = N/f зі стандартною відстанню ближньої точки N = 25 cm. Порівняйте з таблицею.
• Поясніть, чому коротша фокусна відстань дає вищу збільшеність: вона дозволяє розслабленому оку дивитися на предмет значно ближче, ніж його власна неприладна ближня точка коли-небудь дозволила б, змушуючи предмет займати значно більший кут.

Де це трапляється за межами лабораторії

• Дуже короткофокусні лупи (що дають високий M) мають також дуже короткі робочі відстані (предмет майже торкається лінзи), що стає непрактичним за певної збільшеності. Поясніть, чому ювелірні лупи та прості ручні збільшувачі рідко перевищують приблизно 10×–20×.
• Для значно вищої збільшеності, ніж може практично досягти одна лінза, оптичні розробники переходять до складених систем (як експеримент compound-microscope). Поясніть, чому зчеплення двох ступенів помірної збільшеності, а не одна надкороткофокусна лінза, — практичне рішення.

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

1. Вітаємо в простій лупі
2. Виберіть предмет
3. Натисніть «Запустити»
4. Збільшення до ближньої точки
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