Artikkel om strålediagrammer for konvergerende (konvekse) linser
Hvis et objekt er på den ene siden av den konvekse linsen, kan den konvekse linsen danne bildet av objektet. Hvis objektets posisjon på den ene siden av den konvekse linsen er kjent, hvordan tegner man bildeformasjonen av objektet? Anta at et objekt er på venstre side av den konvekse linsen, som vist nedenfor.
Oransje linje = konveks linse
Blå linje = hovedakse
Pil (grønn) = objekt
F1 = brennvidde 1 og F2 = brennvidde 2
Figuren av objektets bilde oppnås ved å tegne alle lysstrålene som passerer gjennom objektet, men dette er mindre praktisk fordi det vil være mange linjer som representerer lysstråler. For enkelhets skyld er det valgt bare noen få lysstråler for å representere alle lysstrålene som passerer gjennom objektet. Siden denne hendelsen involverer lysbrytning, må loven om lysbrytning følges når man tegner bildeformasjonen.
Tre lysstråler eller tre stråler
Stråle 1:
Stråle 1 eller lysstrålen 1 som kommer mot den konvekse linsen trekkes parallelt med linsens hovedakse og berører den øvre enden av objektet,
deretter brytes av den konvekse linsen, hvor den brutte lysstrålen må passere gjennom fokuspunktet 2. De innkommende strålene og brytningsstrålene som trekkes, må oppfylle loven om lysbrytning.
Stråle 2:
Stråle 2 eller lysstrålen 2 som kommer til den konvekse linsen trekkes for å passere fokuspunktet 1 og berøre den øvre enden av objektet,
deretter brytes av den konvekse linsen, hvor den brytede lysstrålen må være parallell med hovedaksen. De innkommende strålene og de brytende strålene som trekkes inn, må oppfylle lysbrytningsloven.
Stråle 3:
Strålen 3 eller lysstrålen 2 som treffer den konvekse linsen, trekkes gjennom skjæringspunktet mellom den konvekse linsen og hovedaksen og berører objektets øvre ende; deretter sendes lysstrålen fremover.
Dannelsen av bildet (to stråler)
Bildeformasjonen kan tegnes ved hjelp av kun to stråler, som vist nedenfor. Hvis man bruker to stråler, finnes det tre mulige bildeformasjoner.
Stråle 1 og 2
Stråle 1 og 3
Stråle 2 og 3
Figuren av bildeformasjonen ved bruk av kun to lysstråler må også justeres etter objektets avstand fra den konvekse linsen. Hvis objektets avstand fra den konvekse linsen er som i figuren ovenfor, finnes det tre måter å tegne bildeformasjonen på ved bruk av kun to lysstråler. Hvis objektets avstand fra den konvekse linsen er forskjellig fra figuren ovenfor, for eksempel hvis objektet er mellom fokuspunktet og krumningssenteret,
da er det ikke behov for tre måter å tegne bildeformasjonen på, kanskje det bare er to måter å tegne på.
Hvis du tegner en bildeformasjon med den konvekse linsen, kan du velge én metode.
Dannelsen av bildet (tre stråler)
Objektformasjonen kan tegnes ved hjelp av tre stråler, som vist nedenfor.
Hvis objektets avstand fra den konvekse linsen ikke er som på figuren ovenfor, for eksempel hvis objektet er mellom den konvekse linsen og fokuspunktet, eller et objekt er mellom fokuspunktet og sentrum av krumningen til den konvekse linsen, er det ikke nødvendig å tegne bildeformasjonen på tre måter som på figuren ovenfor. Det kan bare være to måter å tegne bildeformasjonen på.
- SpørsmålHva er de tre hovedstrålene som brukes i tegning av strålediagrammer for en konvergerende linse? SvarDe tre hovedstrålene er: (1) den parallelle strålen som kommer parallelt med hovedaksen og går gjennom det fjerne fokuspunktet etter brytning; (2) den sentrale strålen som går rett gjennom linsens sentrum uten avvik; (3) fokusstrålen som nærmer seg linsen og passerer gjennom det nærmeste fokuspunktet og forlater linsen parallelt med hovedaksen.
- SpørsmålHvordan oppfører strålen som passerer gjennom linsens optiske sentrum seg i et strålediagram for en konvergerende linse? SvarStrålene som passerer gjennom linsens optiske sentrum fortsetter i samme retning uten å bøye seg. Dette er fordi de to overflatene på linsen ved det optiske sentrum er parallelle, og det er dermed ingen nettoavvik.
- SpørsmålI et strålediagram for en konvergerende linse, hvor brytes strålen som i utgangspunktet beveger seg parallelt med hovedaksen? SvarStrålen som i utgangspunktet beveger seg parallelt med hovedaksen, brytes gjennom linsen og passerer gjennom fokuspunktet på den andre siden av linsen.
- SpørsmålHvordan oppfører strålen som passerer gjennom det nærmeste fokuspunktet seg i et strålediagram for en konvergerende linse? SvarStrålen som passerer gjennom det nærmeste fokuspunktet, vil ved brytning forlate linsen og bevege seg parallelt med hovedaksen.
- SpørsmålHvor skjærer de brutte strålene hverandre i et strålediagram for en konvergerende linse når objektet er utenfor fokuspunktet? SvarNår objektet er utenfor fokuspunktet, krysser de brutte strålene hverandre på motsatt side av linsen og danner et reelt og invertert bilde.
- SpørsmålHva representerer skjæringspunktet mellom de brutte strålene i et strålediagram for en konvergerende linse? SvarSkjæringspunktet mellom de brutte strålene representerer plasseringen av bildet som dannes av linsen. Dette kan være et reelt eller et virtuelt bilde, avhengig av objektets posisjon.
- SpørsmålHvordan endres bildets plassering i et strålediagram når objektet beveger seg fra uendelig mot linsen? SvarNår objektet beveger seg fra uendelig mot linsen, beveger bildet seg fra fokuspunktet på motsatt side av linsen mot uendelig. Hvis objektet krysser fokuspunktet og kommer innenfor det, blir bildet virtuelt, oppreist og forstørret, og ser ut til å være plassert på samme side som objektet.
- SpørsmålHvor ser det ut til at de brutte strålene divergerer fra et strålediagram for en konvergerende linse når objektet er innenfor fokuspunktet? SvarNår objektet er innenfor fokuspunktet, ser det ut til at de brutte strålene divergerer fra et punkt på samme side av linsen som objektet, noe som indikerer plasseringen av det virtuelle, oppreiste og forstørrede bildet.
- SpørsmålHva betyr det når de brutte strålene i et strålediagram for en konvergerende linse ikke skjærer hverandre? SvarHvis de brutte strålene ikke skjærer hverandre, betyr det at bildet som dannes er virtuelt. Dette skjer når objektet plasseres innenfor linsens brennvidde. I dette tilfellet ser det ut til at strålene divergerer fra et punkt bak linsen på objektets side.
-
Spørsmål : Hvordan påvirker linsens materiale strålediagrammet til en konvergerende linse? Svar : Linsens materiale påvirker brytningsindeksen. En høyere brytningsindeks får strålene til å bøye seg mer når de kommer inn i linsen, noe som endrer fokuspunktenes posisjoner og dermed påvirker det resulterende strålediagrammet. De grunnleggende reglene for å tegne strålediagrammet forblir imidlertid de samme.
