Формула лінзмайстра: фокусна відстань з кривизни

1 · Прогноз

Фокусна відстань лінзи походить від показника скла та кривизни її двох поверхонь. Чи робить одна поверхня пласкішою (більший радіус кривизни) фокусну відстань більшою чи меншою?

• Збільшує — плоскіша поверхня (більший радіус) слабше заломлює світло, даючи довшу фокусну відстань.
• Плоскіша поверхня зменшує фокусну відстань.
• Кривина поверхні не впливає на фокусну відстань, лише показник скла.

2 · Установка

1. Відкрийте пресет lensmaker та натисніть «Скинути». Ця лінза має показник n = 1.5, з радіусом другої поверхні фіксованим R₂ = −20 cm.
2. Увімкніть показ фокусної відстані.
3. Задайте радіус кривизни першої поверхні для кожного заміру та запишіть результуючу фокусну відстань.

3 · Збір даних

Побудуйте фокусну відстань f (вісь y) проти R₁ (вісь x) для трьох замірів.

4 · Аналіз

1. Для одного заміру обчисліть f з 1/f = (n−1)(1/R₁ − 1/R₂) з n = 1.5, R₂ = −20 cm. Порівняйте з таблицею.
2. Поясніть, використовуючи формулу лінзмайстра, чому збільшення R₁ (роблячи першу поверхню пласкішою/менш кривою) збільшує фокусну відстань — плоскіша лінза слабше заломлює світло.

5 · Поглиблення

1. Ця лінза має R₁ > 0 та R₂ < 0 — обидві поверхні випуклі назовні (двояковипукла лінза), найсильніша поширена збиральна форма. Поясніть, використовуючи формулу лінзмайстра, чому плоско-випукла лінза (одна плоска сторона, R = ∞) має довшу фокусну відстань, ніж двояковипукла з того ж скла та порівнянної кривизни.
2. Виробники окулярних лінз обирають кривизни поверхонь (не лише показник скла), щоб досягти призначеної фокусної відстані, контролюючи вагу та товщину країв. Поясніть, чому дві різні пари (R₁, R₂) можуть дати точно ту саму фокусну відстань, зі структури формули лінзмайстра.

Фізика цього експерименту

← Назад до експерименту