Artikel om strålediagrammer for divergerende (konkave) linser
Hvis et objekt er på den ene side af den konkave linse, kan den konkave linse danne billedet af objektet. Hvis objektets position på den ene side af den konkave linse er kendt, hvordan tegner man så billedet af objektet? Antag, at et objekt er på venstre side af den konkave linse, som vist på figuren nedenfor.
Orange linje = den konkave linse
Blå linje = hovedaksen
Pil (grøn) = objekt
F1 = brændvidden 1 og F2 = brændvidden 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
Ray 1:
Stråle 1, der rammer den konkave linse, tegnes parallelt med hovedaksen og berører objektets overkant.
derefter brydes af den konkave linse, hvor lysstrålen brydes, som om den kom fra brændpunktet. De indkommende stråler og de brydende stråler, der skal opfylde lysets brydningslov.
Ray 2:
Stråle 2, der kommer mod den konkave linse, tegnes, som om den går mod brændpunktet og berører objektets øvre ende.
derefter brydes af den konkave linse, hvor den brydede lysstråle skal være parallel med hovedaksen. De indkommende stråler og de brydende stråler, der trækkes, skal opfylde loven om lysbrydning.
Ray 3:
Stråle 3, der kommer til den konkave linse, trækkes forbi skæringspunktet mellem den konkave linse og hovedaksen.
Billeddannelse (to stråler)
Billeddannelsen kan tegnes ved kun at bruge to stråler, som vist nedenfor. Hvis der bruges to stråler, er der tre mulige figurer af billeddannelsen.
Stråle 1 og 2
Stråle 1 og 3
Stråle 2 og 3
Tegn billedformationen ved kun at bruge to stråler, der skal justeres til objektets afstand fra den konkave linse. Hvis objektets afstand fra den konkave linse er som i figuren ovenfor, er der tre måder at tegne billedformationen ved kun at bruge to stråler. Hvis objektets afstand fra den konkave linse er forskellig fra figuren ovenfor,
Hvis objektet for eksempel er mellem fokuspunktet og linsen, er der ikke behov for tre måder at tegne billeddannelsen på, måske er der kun to måder at tegne på.
Hvis du tegner billeddannelsen med den konkave linse, kan du vælge én metode og behøver ikke at bruge to eller tre måder.
Billeddannelse (tre stråler)
Billeddannelsen kan tegnes ved hjælp af tre stråler, som vist i figuren nedenfor.
Hvis objektets afstand fra den konkave linse ikke er som i figuren ovenfor, for eksempel hvis objektet er mellem den konkave linse og fokuspunktet,
eller objektet er mellem fokuspunktet og krumningscentret på den konkave linse, er det ikke nødvendigt, at billeddannelsen kan tegnes på tre måder som vist på figuren ovenfor. Der kan kun være to måder at tegne billeddannelsen på.
Se venligst eksempelbilledet af billeddannelsen med den konkave linse, hvor objektets afstand fra de konkave linser varierer i forhold til billeddannelsen med den konkave linse.
10 konceptuelle spørgsmål og svar om strålediagrammer for en divergerende (konkav) linse.
1. Hvad er formålet med et strålediagram i forbindelse med en divergerende linse?
Et strålediagram er en skematisk repræsentation, der viser, hvordan lysstråler ændrer retning, når de passerer gennem en linse. I forbindelse med en divergerende linse illustrerer det, hvordan indfaldende lysstråler divergerer efter at have passeret gennem linsen, og hvordan de ser ud til at stamme fra et enkelt punkt på samme side af linsen som det indkommende lys (fokuspunktet).
2. Hvilke standardstråler bruges til at tegne et strålediagram for en divergerende linse?
Tre standardstråler anvendes:
- Den første stråle bevæger sig parallelt med hovedaksen og synes derefter at stamme fra brændpunktet efter brydning.
- Den anden stråle passerer lige gennem midten af linsen uden at blive brudt.
- Den tredje stråle er rettet mod brændpunktet på den modsatte side af linsen og udgår parallelt med hovedaksen.
3. Hvordan adskiller billedet dannet af en divergerende linse sig i strålediagrammer sammenlignet med en konvergerende linse?
I strålediagrammer danner en divergerende linse altid et virtuelt, opretstående og formindsket billede placeret på samme side af linsen som objektet. På den anden side kan en konvergerende linse danne reelle, inverterede billeder (hvis objektet er uden for fokuspunktet) eller virtuelle, opretstående billeder (hvis objektet er tættere på end fokuspunktet).
4. Hvorfor er billedet dannet af en divergerende linse altid virtuelt, som set i strålediagrammer?
I strålediagrammer for divergerende linser divergerer de brydede stråler og mødes faktisk ikke på den anden side af linsen. I stedet ser de ud til at stamme fra et punkt på samme side af linsen som objektet, hvilket resulterer i et virtuelt billede.
5. Hvordan kan forstørrelsen af et billede bestemmes ud fra et strålediagram af en divergerende linse?
Forstørrelsen af et billede kan bestemmes ud fra et strålediagram ved at sammenligne billedets højde (taget fra hovedaksen til toppen af billedet) med objektets højde. I tilfælde af en divergerende linse vil billedet altid være mindre end objektet, hvilket indikerer en forstørrelse på mindre end 1.
6. Hvad er hovedaksens rolle i et strålediagram for en divergerende linse?
Hovedaksen i et strålediagram er den linje, der går gennem linsens centrum og er vinkelret på linsen. Den fungerer som en referencelinje til at spore lysstrålernes bane og lokalisere objektet, billedet og fokuspunkterne.
7. Hvordan er fokuspunktet repræsenteret i et strålediagram for en divergerende linse?
I et strålediagram er brændpunktet for en divergerende linse repræsenteret som det punkt, hvorfra lysstråler, der er parallelle med hovedaksen, synes at divergere efter at have passeret gennem linsen. Dette punkt er placeret på samme side af linsen som det indkommende lys.
8. Hvordan er afstanden mellem linsen og billedet relateret til objektafstanden og brændvidden i et strålediagram for en divergerende linse?
Forholdet er givet ved linseformlen 1/f = 1/v – 1/u, hvor f er brændvidden, v er billedafstanden, og u er objektafstanden. Da en divergerende linse har en negativ brændvidde, er billedafstanden også negativ, hvilket indikerer, at billedet dannes på samme side af linsen som objektet.
9. Hvordan kan billedets placering forudsiges ved hjælp af et strålediagram for en divergerende linse?
Billedplaceringen kan forudsiges ved at forlænge de brydede stråler bagud på objektets side, indtil de mødes. Det punkt, hvor forlængelserne af disse stråler skærer hinanden, er billedets placering.
10. Hvad sker der med billedet i strålediagrammet, når objektet bevæger sig tættere på en divergerende linse?
Når objektet bevæger sig tættere på den divergerende linse, bevæger billedet sig også tættere på linsen, men forbliver på samme side. Desuden bliver billedstørrelsen mindre, når objektet kommer tættere på linsen.
