Фокус: куди зображення тікають у нескінченність
1 · Прогноз
Коли предмет наближається до фокусної відстані збиральної лінзи ззовні, що стається з відстанню до зображення?
- 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.
2 · Установка
- Відкрийте пресет focal-point та натисніть «Скинути». Фокусна відстань лінзи фіксована 10 cm.
- Увімкніть показ відстані до зображення.
- Задайте відстань до предмета для кожного заміру (наближаючись до фокусної відстані ззовні) та запишіть відстань до зображення.
3 · Збір даних
| Відстань до предмета d_o (cm) | Відстань до зображення d_i (cm) |
|---|---|
| 11.00 | |
| 12.00 | |
| 15.00 |
Побудуйте відстань до зображення d_i (вісь y) проти відстані до предмета d_o (вісь x) для трьох замірів. Чи вона стрімить вгору, коли d_o наближається до 10 cm?
4 · Аналіз
- 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.
5 · Поглиблення
- 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?
Фізика цього експерименту
Формула тонкої лінзи біля фокуса
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.