透鏡作為放大鏡

1·預測

物體距離會聚透鏡的距離比其焦距更近。鏡頭仍然形成真實的影像,還是不同的東西?

2·設定

  1. 打開擴大機預設並按重置。鏡頭的焦距固定為10公分。
  2. 啟用像距與放大率讀數。
  3. 設定每次試驗的物距(始終小於焦距)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
4.00
6.00
8.00

針對三次試驗,繪製放大率m(Y軸)相對物距d_o(x軸)的關係圖。當d_o趨近於零時,m是否增大?

4·分析

  1. 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。
  2. 每次試驗都給予負 d_i 和正 m 大於 1。解釋負影像距離意味著什麼(虛像,與物體同一側)以及為什麼 m 在這裡是正而不是負。

5·擴展

  1. 您的資料顯示將物體移近鏡頭(較小的 d_o,始終低於 f)會增加放大倍率。解釋為什麼放大鏡離一個小物體很近時顯示的物體比離得較遠時顯示的物體更大(但仍在 f 內)。
  2. 如果物體恰好放置在焦距 d_o = f 處,影像(和放大率)會發生什麼情況?與 focal-point 實驗的結果進行比較。

這個實驗背後的物理原理

虛像放大

當物體位於會聚透鏡的焦距內時,像距 d_i 為負(虛擬,與物體同一側),放大倍率 m = −d_i/d_o 為正且大於 1 — 一個直立的放大影像,這是放大鏡的基礎。

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