Artikel om strålediagrammer for konvergerende (konvekse) linser
Hvis et objekt er på den ene side af den konvekse linse, kan den konvekse linse danne billedet af objektet. Hvis objektets position på den ene side af den konvekse linse er kendt, hvordan tegner man så objektets billeddannelse? Antag, at et objekt er på venstre side af den konvekse linse, som vist nedenfor.
Orange linje = konveks linse
Blå linje = hovedakse
Pil (grøn) = objekt
F1 = brændvidde 1 og F2 = brændvidde 2
Figuren af objektets billede opnås ved at tegne alle lysstråler, der passerer gennem objektet, men dette er mindre praktisk, fordi der vil være mange linjer, der repræsenterer lysstråler. For enkelhedens skyld vælges blot et par lysstråler til at repræsentere alle lysstråler, der passerer gennem objektet. Da denne begivenhed involverer lysbrydning, skal loven om lysbrydning overholdes, når billeddannelsen tegnes.
Tre lysstråler eller tre stråler
Stråle 1:
Stråle 1 eller lysstrålen 1, der kommer mod den konvekse linse, trækkes parallelt med linsens hovedakse og berører objektets øvre ende,
derefter brydes af den konvekse linse, hvor den brydede lysstråle skal passere gennem brændpunktet 2. De indkommende stråler og brydningsstråler, der trækkes, skal opfylde loven om lysbrydning.
Stråle 2:
Stråle 2 eller lysstrålen 2, der rammer den konvekse linse, trækkes for at passere brændpunkt 1 og berøre objektets øvre ende,
derefter brydes af den konvekse linse, hvor den brydede lysstråle skal være parallel med hovedaksen. De indkommende stråler og de brydende stråler, der trækkes, skal opfylde loven om lysbrydning.
Stråle 3:
Strålen 3 eller lysstrålen 2, der rammer den konvekse linse, trækkes gennem skæringspunktet mellem den konvekse linse og hovedaksen og berører objektets øvre ende; derefter sendes lysstrålen fremad.
Dannelsen af billedet (to stråler)
Billeddannelsen kan tegnes ved kun at bruge to stråler, som vist nedenfor. Hvis der bruges to stråler, er der tre mulige billeddannelser.
Stråle 1 og 2
Stråle 1 og 3
Stråle 2 og 3
Figuren af billeddannelsen ved kun at bruge to lysstråler skal også justeres i forhold til objektets afstand fra den konvekse linse. Hvis objektets afstand fra den konvekse linse er som i figuren ovenfor, er der tre måder at tegne billeddannelsen ved kun at bruge to stråler. Hvis objektets afstand fra den konvekse linse er forskellig fra figuren ovenfor, f.eks. hvis objektet er mellem fokuspunktet og krumningens centrum,
så er der ikke behov for tre måder at tegne billeddannelsen på, måske er der kun to måder at tegne på.
Hvis du tegner en billedformation med den konvekse linse, kan du vælge én metode.
Dannelsen af billedet (tre stråler)
Objektformationen kan tegnes ved hjælp af tre stråler, som vist nedenfor.
Hvis objektets afstand fra den konvekse linse ikke er som vist på figuren ovenfor, for eksempel hvis objektet er mellem den konvekse linse og fokuspunktet, eller hvis et objekt er mellem fokuspunktet og centrum af den konvekse linses krumning, er det ikke nødvendigt at tegne billedformationen på tre måder som vist på figuren ovenfor. Der kan kun være to måder at tegne billedformationen på.
- SpørgsmålHvad er de tre primære stråler, der bruges til at tegne strålediagrammer for en konvergerende linse? SvarDe tre hovedstråler er: (1) den parallelle stråle, der kommer parallelt med hovedaksen og går gennem det fjerneste brændpunkt efter brydning; (2) den centrale stråle, der går lige gennem linsens centrum uden afvigelse; (3) den brændpunktsstråle, der nærmer sig linsen ved at passere gennem det nærmeste brændpunkt og efterlader linsen parallelt med hovedaksen.
- SpørgsmålHvordan opfører strålen, der passerer gennem linsens optiske centrum, sig i et strålediagram for en konvergerende linse? SvarStrålerne, der passerer gennem linsens optiske centrum, fortsætter i samme retning uden at bøje. Dette skyldes, at linsens to overflader ved det optiske centrum er parallelle, og der er derfor ingen nettoafvigelse.
- SpørgsmålHvor brydes den stråle hen i et strålediagram for en konvergerende linse, der oprindeligt bevæger sig parallelt med hovedaksen? SvarStrålen, der oprindeligt bevæger sig parallelt med hovedaksen, brydes gennem linsen og passerer gennem brændpunktet på den anden side af linsen.
- SpørgsmålHvordan opfører strålen, der passerer gennem det nærmeste brændpunkt, sig i et strålediagram for en konvergerende linse? SvarStrålen, der passerer gennem det nærmeste brændpunkt, vil ved brydning forlade linsen og bevæge sig parallelt med hovedaksen.
- SpørgsmålHvor skærer de brydede stråler hinanden i et strålediagram for en konvergerende linse, når objektet er uden for brændpunktet? SvarNår objektet er uden for brændpunktet, skærer de brydede stråler hinanden på den modsatte side af linsen og danner et reelt og inverteret billede.
- SpørgsmålHvad repræsenterer skæringspunktet mellem de brydede stråler i et strålediagram for en konvergerende linse? SvarSkæringspunktet mellem de brudte stråler repræsenterer placeringen af det billede, der dannes af linsen. Dette kan være et reelt eller et virtuelt billede, afhængigt af objektets position.
- SpørgsmålHvordan ændrer billedets placering sig i et strålediagram, når objektet bevæger sig fra uendeligheden mod linsen? SvarNår objektet bevæger sig fra uendeligheden mod linsen, bevæger billedet sig fra fokuspunktet på den modsatte side af linsen mod uendeligheden. Hvis objektet krydser fokuspunktet og kommer inden for det, bliver billedet virtuelt, oprejst og forstørret, og det ser ud til at være placeret på samme side som objektet.
- SpørgsmålHvorfra ser de brydede stråler ud til at divergere i et strålediagram for en konvergerende linse, når objektet er inden for brændpunktet? SvarNår objektet er inden for fokuspunktet, synes de brydede stråler at divergere fra et punkt på samme side af linsen som objektet, hvilket angiver placeringen af det virtuelle, opretstående og forstørrede billede.
- SpørgsmålHvad betyder det, når de brydede stråler i et strålediagram for en konvergerende linse ikke skærer hinanden? SvarHvis de brudte stråler ikke skærer hinanden, betyder det, at det dannede billede er virtuelt. Dette sker, når objektet placeres inden for linsens brændvidde. I dette tilfælde ser strålerne ud til at divergere fra et punkt bag linsen på objektets side.
-
SpørgsmålHvordan påvirker linsens materiale strålediagrammet for en konvergerende linse? SvarLinsens materiale påvirker dens brydningsindeks. Et højere brydningsindeks får strålerne til at bøje mere, når de trænger ind i linsen, hvilket ændrer fokuspunkternes positioner og derved påvirker det resulterende strålediagram. De grundlæggende regler for tegning af strålediagrammet forbliver dog de samme.
