會聚鏡頭：2f 以上的真實影像
1·預測
物體位於會聚透鏡焦距之外。當您將其遠離鏡頭時，另一側形成的實像是離鏡頭更近還是更遠？
- 離鏡頭越近－越遠的物體在離焦點越近的地方形成影像。
- 離鏡頭較遠。
- 像距不依賴物距。
2·設定
- 開啟 converging-real 預設並按下 Reset。鏡頭的焦距固定為10公分。
- 啟用像距與放大率讀數。
- 設定每次試驗的物距並記錄影像距離和放大倍率。
3·收集數據
| 物距d_o (cm) | 像離d_i (cm) | 放大倍率米 |
|---|---|---|
| 15.00 | ||
| 20.00 | ||
| 30.00 |
針對三次試驗，繪製1/d_i（y軸）相對1/d_o（x軸）的關係圖。直線是否為一條直線？
4·分析
- 對於一次試驗，使用 f = 10 cm，根據 1/f = 1/d_o + 1/d_i 計算 d_i，然後 m = −d_i/d_o。將兩者與表格進行比較。
- 請利用薄透鏡方程解釋，為什麼將物體移離透鏡更遠（增大d_o）會使像距逐漸縮小並趨近焦距。
5·擴展
- 每次試驗都會給出負放大率。解釋負 m 在物理上對於影像相對於物體的方向意味著什麼。
- 相機鏡頭在感光元件上對超出焦距的任何物體形成真實影像。使用您的數據解釋為什麼拍攝很遠的物體 (d_o ≫ f) 總是使影像非常靠近焦平面。
這個實驗背後的物理原理
薄透鏡方程
對於薄透鏡，物距、像距和焦距的關係為 1/f = 1/d_o + 1/d_i。這個單一方程式涵蓋了會聚和發散透鏡，使用有符號的距離。
橫向放大倍率
影像相對於物體的大小為 m = −d_i/d_o。負m表示倒像； |米| > 1 表示影像被放大。