Геометрична оптика
Геометрична оптика — безкоштовна інтерактивна симуляція зі StudyFi Lab. Працює просто в браузері, без реєстрації та встановлення.
Лінзи, дзеркала, заломлення і призма
Експерименти
Збиральна лінза
Збиральна лінза заломлює паралельні промені у фокус F′. Зображення будують трьома характерними променями: промінь, паралельний осі, проходить через F′, промінь через центр лінзи не заломлюється, а промінь через F виходить паралельно осі. Формула тонкої лінзи 1/F = 1/d + 1/f, збільшення Γ = −f/d.
Спробуй: Постав предмет на відстань 2F — зображення такого самого розміру й перевернуте. Потім присунь його ближче за фокус.
Розсіювальна лінза
Розсіювальна лінза розводить промені так, ніби вони виходять із фокуса F′ з боку предмета. Їхні продовження назад (пунктир) перетинаються з цього боку, тому зображення завжди уявне, пряме й зменшене. Фокусна відстань від’ємна, а формула 1/F = 1/d + 1/f і далі справджується.
Спробуй: Відсунь предмет далеко, а потім упритул до лінзи — зображення лишається між лінзою і F′ і ніколи не перевертається.
Увігнуте дзеркало
Увігнуте дзеркало відбиває паралельні промені у фокус F, що лежить посередині між дзеркалом і центром кривини (F = R/2). Промінь у вершину відбивається під тим самим кутом, а промінь через F повертається паралельно осі. Тут теж справджується 1/F = 1/d + 1/f; дійсне зображення утворюється перед дзеркалом.
Спробуй: Присунь предмет між F і дзеркалом — вийде збільшене пряме зображення за дзеркалом, як у косметичному люстерку.
Опукле дзеркало
Опукле дзеркало відбиває промені розбіжними, ніби вони виходять із фокуса за дзеркалом. Їхні продовження перетинаються за ним, тому зображення завжди уявне, пряме й зменшене. Фокусна відстань від’ємна, і 1/F = 1/d + 1/f; тому такі дзеркала ставлять на перехрестях і на автомобілях — вони дають широкий огляд.
Спробуй: Зменш фокусну відстань (дзеркало опукліше) — зображення зменшиться, і в дзеркало вміститься більше довкола.
Заломлення і повне внутрішнє відбиття
На межі двох середовищ промінь частково відбивається, а частково заломлюється за законом Снелліуса n₁ · sin θ₁ = n₂ · sin θ₂. В оптично густішому середовищі він відхиляється до нормалі, у менш густому — від неї. Якщо світло йде в менш густе середовище під кутом, більшим за граничний θc = arcsin(n₂/n₁), заломлений промінь зникає і настає повне внутрішнє відбиття.
Спробуй: Постав угорі воду, унизу повітря і збільшуй кут — після 48,8° усе світло відбивається назад.
Дисперсія в призмі
Показник заломлення скла залежить від довжини хвилі: за формулою Коші n(λ) = A + B/λ² у фіолетового світла він більший, ніж у червоного. Тому призма заломлює кожен колір по-різному, і білий промінь розкладається в спектр. Кут відхилення δ = θ₁ + θ₂ − φ найбільший для фіолетового.
Спробуй: Повертай призму й знайди найменше відхилення — тоді промінь усередині йде паралельно основі.
Поширені запитання
Що таке «Геометрична оптика»?
Геометрична оптика — безкоштовна інтерактивна симуляція зі StudyFi Lab. Працює просто в браузері, без реєстрації та встановлення. Лінзи, дзеркала, заломлення і призма
Застосунок «Геометрична оптика» безкоштовний?
Так. Застосунок «Геометрична оптика» повністю безкоштовний. Він працює в браузері на комп’ютері, планшеті й телефоні, акаунт не потрібен.
Що можна дослідити в застосунку «Геометрична оптика»?
Збиральна лінза, Розсіювальна лінза, Увігнуте дзеркало, Опукле дзеркало, Заломлення і повне внутрішнє відбиття, Дисперсія в призмі.
Що показує експеримент «Збиральна лінза»?
Збиральна лінза заломлює паралельні промені у фокус F′. Зображення будують трьома характерними променями: промінь, паралельний осі, проходить через F′, промінь через центр лінзи не заломлюється, а промінь через F виходить паралельно осі. Формула тонкої лінзи 1/F = 1/d + 1/f, збільшення Γ = −f/d.
Що показує експеримент «Розсіювальна лінза»?
Розсіювальна лінза розводить промені так, ніби вони виходять із фокуса F′ з боку предмета. Їхні продовження назад (пунктир) перетинаються з цього боку, тому зображення завжди уявне, пряме й зменшене. Фокусна відстань від’ємна, а формула 1/F = 1/d + 1/f і далі справджується.
Готуєшся до контрольної?
Завантаж свої конспекти, і StudyFi перетворить їх на картки, тести й подкасти.