Tiêu điểm: Nơi hình ảnh thoát ra vô tận
1 · Dự đoán
Khi một vật tiến đến gần tiêu cự của thấu kính hội tụ từ phía ngoài nó, khoảng cách ảnh sẽ như thế nào?
- Khoảng cách hình ảnh co lại về không.
- Khoảng cách hình ảnh gần như không đổi.
- Khoảng cách ảnh tăng không giới hạn, phân kỳ đến vô cực ngay khi vật đạt đến tiêu điểm.
2 · Thiết lập
- Mở cài đặt trước tiêu điểm và nhấn Đặt lại. Tiêu cự của thấu kính cố định là 10cm.
- Kích hoạt tính năng đọc khoảng cách hình ảnh.
- Đặt khoảng cách đối tượng cho mỗi lần thử (tiếp cận tiêu cự từ ngoài tiêu cự đó) và ghi lại khoảng cách hình ảnh.
3 · Thu thập dữ liệu
| Khoảng cách đối tượng d_o (cm) | Khoảng cách hình ảnh d_i (cm) |
|---|---|
| 11.00 | |
| 12.00 | |
| 15.00 |
Vẽ khoảng cách hình ảnh d_i (trục y) theo khoảng cách đối tượng d_o (trục x) cho ba lần thử của bạn. Nó có bắn lên khi d_o tiến tới 10 cm không?
4 · Phân tích
- Đối với một phép thử, hãy tính d_i = d_o·f/(d_o − f) sử dụng f = 10 cm. So sánh với bảng.
- Giải thích, bằng cách sử dụng phương trình thấu kính mỏng, tại sao d_o − f tiến đến 0 (từ phía dương) lại đưa d_i về phía vô cực dương.
5 · Gia hạn
- Khi vật nằm chính xác tại tiêu điểm, các tia rời khỏi thấu kính sẽ xuất hiện song song hoàn toàn — một ảnh 'ở vô cực'. Giải thích tại sao ngọn hải đăng hoặc đèn pha đặt bóng đèn chính xác tại tiêu điểm của thấu kính (hoặc gương).
- Thiết lập chính xác này - một nguồn tại tiêu điểm tạo ra các tia đầu ra song song - được gọi là ống chuẩn trực, được sử dụng để tạo ra các chùm tia song song cho các thiết bị trong phòng thí nghiệm. Tại sao các nhà khoa học có thể cần một chùm ánh sáng song song hoàn hảo cho một số thí nghiệm nhất định?
Vật lý đằng sau thí nghiệm này
Phương trình thấu kính mỏng gần tiêu điểm
Khi khoảng cách đối tượng d_o tiến đến tiêu cự f, mẫu số (d_o − f) trong d_i = d_o·f/(d_o − f) tiến đến 0, gửi khoảng cách hình ảnh đến vô cực — hình ảnh 'thoát' đến một điểm ở vô cực.