Геометрическая оптика
Геометрическая оптика — бесплатная интерактивная симуляция из StudyFi Lab. Работает прямо в браузере, без регистрации и установки.
Линзы, зеркала, преломление и призма
Эксперименты
Собирающая линза
Собирающая линза преломляет параллельные лучи в фокус F′. Изображение строят тремя характерными лучами: луч, параллельный оси, проходит через F′, луч через центр линзы не преломляется, а луч через F выходит параллельно оси. Формула тонкой линзы 1/F = 1/d + 1/f, увеличение Γ = −f/d.
Попробуй: Поставь предмет на расстояние 2F — изображение того же размера и перевёрнутое. Затем придвинь его ближе фокуса.
Рассеивающая линза
Рассеивающая линза разводит лучи так, будто они выходят из фокуса F′ со стороны предмета. Их продолжения назад (пунктир) пересекаются с этой стороны, поэтому изображение всегда мнимое, прямое и уменьшенное. Фокусное расстояние отрицательно, а формула 1/F = 1/d + 1/f по-прежнему верна.
Попробуй: Отодвинь предмет далеко, а потом вплотную к линзе — изображение остаётся между линзой и F′ и никогда не переворачивается.
Вогнутое зеркало
Вогнутое зеркало отражает параллельные лучи в фокус F, который лежит посередине между зеркалом и центром кривизны (F = R/2). Луч в вершину отражается под тем же углом, а луч через F возвращается параллельно оси. Здесь тоже работает 1/F = 1/d + 1/f; действительное изображение получается перед зеркалом.
Попробуй: Придвинь предмет между F и зеркалом — получится увеличенное прямое изображение за зеркалом, как в косметическом зеркальце.
Выпуклое зеркало
Выпуклое зеркало отражает лучи расходящимися, будто они выходят из фокуса за зеркалом. Их продолжения пересекаются за ним, поэтому изображение всегда мнимое, прямое и уменьшенное. Фокусное расстояние отрицательно, и 1/F = 1/d + 1/f; поэтому такие зеркала ставят на перекрёстках и на автомобилях — они дают широкий обзор.
Попробуй: Уменьши фокусное расстояние (зеркало сильнее выгнуто) — изображение уменьшится, и в зеркало поместится больше окружающего.
Преломление и полное внутреннее отражение
На границе двух сред луч частично отражается, а частично преломляется по закону Снеллиуса n₁ · sin θ₁ = n₂ · sin θ₂. В оптически более плотной среде он отклоняется к нормали, в менее плотной — от неё. Если свет идёт в менее плотную среду под углом больше предельного θc = arcsin(n₂/n₁), преломлённый луч исчезает и наступает полное внутреннее отражение.
Попробуй: Поставь сверху воду, снизу воздух и увеличивай угол — после 48,8° весь свет отражается обратно.
Дисперсия в призме
Показатель преломления стекла зависит от длины волны: по формуле Коши n(λ) = A + B/λ² у фиолетового света он больше, чем у красного. Поэтому призма преломляет каждый цвет по-разному, и белый луч раскладывается в спектр. Угол отклонения δ = θ₁ + θ₂ − φ больше всего у фиолетового.
Попробуй: Поворачивай призму и найди наименьшее отклонение — тогда луч внутри идёт параллельно основанию.
Частые вопросы
Что такое «Геометрическая оптика»?
Геометрическая оптика — бесплатная интерактивная симуляция из StudyFi Lab. Работает прямо в браузере, без регистрации и установки. Линзы, зеркала, преломление и призма
Приложение «Геометрическая оптика» бесплатное?
Да. Приложение «Геометрическая оптика» полностью бесплатное. Оно работает в браузере на компьютере, планшете и телефоне, аккаунт не нужен.
Что можно изучить в приложении «Геометрическая оптика»?
Собирающая линза, Рассеивающая линза, Вогнутое зеркало, Выпуклое зеркало, Преломление и полное внутреннее отражение, Дисперсия в призме.
Что показывает эксперимент «Собирающая линза»?
Собирающая линза преломляет параллельные лучи в фокус F′. Изображение строят тремя характерными лучами: луч, параллельный оси, проходит через F′, луч через центр линзы не преломляется, а луч через F выходит параллельно оси. Формула тонкой линзы 1/F = 1/d + 1/f, увеличение Γ = −f/d.
Что показывает эксперимент «Рассеивающая линза»?
Рассеивающая линза разводит лучи так, будто они выходят из фокуса F′ со стороны предмета. Их продолжения назад (пунктир) пересекаются с этой стороны, поэтому изображение всегда мнимое, прямое и уменьшенное. Фокусное расстояние отрицательно, а формула 1/F = 1/d + 1/f по-прежнему верна.
Готовишься к контрольной?
Загрузи свои конспекты, и StudyFi превратит их в карточки, тесты и подкасты.