远视矫正:会聚镜片的作用
1·预测
远视眼所用的会聚矫正透镜(此处f = 33 cm)的作用,是让近处物体看起来像是位于眼睛(外移的)近点处。当真实物体逐渐接近透镜自身的焦距时,像距会发生什么变化?
- 图像距离大致保持不变。
- 它的大小迅速增长——当真实物距接近透镜焦距时,虚像距离急剧变化。
- 像距缩小到零。
2·设置
- 打开「远视矫正:会聚镜片的作用(hyperopia-corrected)」预设并按重置。矫正会聚透镜的 f = 33 cm。
- 启用矫正透镜的像距读数。
- 设置每次试验的真(近)物距,并记录校正透镜形成的虚像距离。
3·收集数据
| 真实物距d_o (cm) | 校正透镜像距d_i (cm) |
|---|---|
| 10.00 | |
| 15.00 | |
| 20.00 |
针对三次试验,绘制像距d_i(y轴)相对物距d_o(x轴)的关系图。当d_o接近33 cm时,|d_i|是否急剧增大?
4·分析
- 对于一次试验,使用 f = 33 cm,根据 1/f = 1/d_o + 1/d_i 计算 d_i。与表比较。
- 请解释为什么当物距远小于焦距时(如本实验的三次试验),透镜会形成一个较远的虚像——把原本太近的物体“移出”到远视眼实际能够聚焦的位置。
5·扩展
- 计算每次试验的放大倍数 m = −d_i/d_o。解释为什么采用这种设置的老花镜也会放大您正在阅读的内容的外观尺寸,这是将其虚拟图像移得更远的副作用。
- 该镜片的 f = 33 cm 大致匹配 100 cm 左右近点所需的矫正能力(对照远视实验公式进行检查:P = 4 − 1 = 3 D,因此 f = 1/3 m ≈ 33 cm)。确认这些以两种方式描述相同的透镜。
这个实验背后的物理原理
老花镜镜片的工作原理
会聚矫正透镜会把一个近处物体(位于眼睛模糊近点范围内)成像为一个更远处的虚像——位于眼睛实际近点处或更远——从而让远视眼改为聚焦在那个像上。