Artikkel om strålediagrammer for divergerende (konkave) linser
Hvis et objekt er på den ene siden av den konkave linsen, kan den konkave linsen danne bildet av objektet. Hvis objektets posisjon på den ene siden av den konkave linsen er kjent, hvordan tegner man bildeformasjonen av objektet? Anta at et objekt er på venstre side av den konkave linsen, som vist i figuren nedenfor.
Oransje linje = den konkave linsen
Blå linje = hovedaksen
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
Ray 1:
Stråle 1 som treffer den konkave linsen tegnes parallelt med hovedaksen og berører objektets øvre kant,
deretter brytes av den konkave linsen, hvor lysstrålen brytes som om den kommer fra fokuspunktet. De innkommende strålene og de brytende strålene som må oppfylle lysbrytningsloven.
Ray 2:
Stråle 2 som kommer mot den konkave linsen tegnes som om den går til fokuspunktet og berører den øvre enden av objektet,
deretter brytes av den konkave linsen, hvor den brytede lysstrålen må være parallell med hovedaksen. De innkommende strålene og de brytende strålene som trekkes inn, må oppfylle lysbrytningsloven.
Ray 3:
Stråle 3 som kommer til den konkave linsen tegnes forbi skjæringspunktet mellom den konkave linsen og hovedaksen.
Bildedannelse (to stråler)
Bildeformasjonen kan tegnes ved hjelp av kun to stråler, som vist nedenfor. Hvis man bruker to stråler, finnes det tre mulige figurer av bildeformasjonen.
Stråle 1 og 2
Stråle 1 og 3
Stråle 2 og 3
Tegn bildeformasjonen med bare to stråler, og denne må justeres i forhold til objektets avstand fra den konkave linsen. Hvis objektets avstand fra den konkave linsen er som i figuren ovenfor, finnes det tre måter å tegne bildeformasjonen med bare to stråler. Hvis objektets avstand fra den konkave linsen er forskjellig fra figuren ovenfor,
Hvis for eksempel objektet er mellom fokuspunktet og linsen, er det ikke behov for tre måter å tegne bildeformasjonen på, kanskje det bare er to måter å tegne på.
Hvis du tegner bildeformasjonen med den konkave linsen, kan du velge én metode og trenger ikke å bruke to eller tre måter.
Bildedannelse (tre stråler)
Bildeformasjonen kan tegnes ved hjelp av tre stråler, som vist i figuren nedenfor.
Hvis objektets avstand fra den konkave linsen ikke er som i figuren ovenfor, for eksempel hvis objektet er mellom den konkave linsen og fokuspunktet,
eller objektet er mellom fokuspunktet og krumningssenteret til den konkave linsen, er det ikke nødvendig at bildeformasjonen kan tegnes på tre måter som figuren ovenfor. Det kan bare være to måter å tegne bildeformasjonen på.
Se eksempelbildet av bildedannelsen av den konkave linsen, hvor objektets avstand fra de konkave linsene varierer, angående bildedannelsen av den konkave linsen.
10 konseptuelle spørsmål og svar om strålediagrammer for en divergerende (konkav) linse.
1. Hva er hensikten med et strålediagram i konteksten av en divergerende linse?
Et strålediagram er en skjematisk fremstilling som viser hvordan lysstråler endrer retning når de passerer gjennom en linse. I konteksten av en divergerende linse illustrerer det hvordan innfallende lysstråler divergerer etter å ha passert gjennom linsen, og hvordan de ser ut til å stamme fra et enkelt punkt på samme side av linsen som det innkommende lyset (fokuspunktet).
2. Hvilke standardstråler brukes til å tegne et strålediagram for en divergerende linse?
Tre standardstråler brukes:
- Den første strålen beveger seg parallelt med hovedaksen og ser deretter ut til å stamme fra fokuspunktet etter brytning.
- Den andre strålen går rett gjennom midten av linsen uten å bli brutt.
- Den tredje strålen er rettet mot fokuspunktet på motsatt side av linsen og kommer parallelt med hovedaksen.
3. Hvordan er bildet dannet av en divergerende linse forskjellig i strålediagrammer sammenlignet med en konvergerende linse?
I strålediagrammer danner en divergerende linse alltid et virtuelt, oppreist og forminsket bilde plassert på samme side av linsen som objektet. På den annen side kan en konvergerende linse danne reelle, inverterte bilder (hvis objektet er utenfor fokuspunktet) eller virtuelle, oppreiste bilder (hvis objektet er nærmere enn fokuspunktet).
4. Hvorfor er bildet som dannes av en divergerende linse alltid virtuelt, slik man ser i strålediagrammer?
I strålediagrammer for divergerende linser divergerer de brutte strålene og møtes ikke på den andre siden av linsen. I stedet ser det ut til at de stammer fra et punkt på samme side av linsen som objektet, noe som resulterer i et virtuelt bilde.
5. Hvordan kan forstørrelsen av et bilde bestemmes fra et strålediagram av en divergerende linse?
Forstørrelsen av et bilde kan bestemmes fra et strålediagram ved å sammenligne høyden på bildet (tatt fra hovedaksen til toppen av bildet) med høyden på objektet. Ved en divergerende linse vil bildet alltid være mindre enn objektet, noe som indikerer en forstørrelse på mindre enn 1.
6. Hva er hovedaksens rolle i et strålediagram for en divergerende linse?
Hovedaksen i et strålediagram er linjen som går gjennom linsens sentrum og er vinkelrett på linsen. Den fungerer som en referanselinje for å spore lysstrålenes bane og finne objektet, bildet og fokuspunktene.
7. Hvordan er fokuspunktet representert i et strålediagram for en divergerende linse?
I et strålediagram er fokuspunktet til en divergerende linse representert som punktet hvorfra lysstråler som er parallelle med hovedaksen ser ut til å divergere etter å ha passert gjennom linsen. Dette punktet ligger på samme side av linsen som det innkommende lyset.
8. Hvordan er avstanden mellom linsen og bildet relatert til objektavstanden og brennvidden i et strålediagram for en divergerende linse?
Forholdet er gitt av linseformelen 1/f = 1/v – 1/u, hvor f er brennvidden, v er bildeavstanden og u er objektavstanden. Siden en divergerende linse har en negativ brennvidde, er bildeavstanden også negativ, noe som indikerer at bildet dannes på samme side av linsen som objektet.
9. Hvordan kan bildets plassering forutsies ved hjelp av et strålediagram for en divergerende linse?
Bildets plassering kan forutsies ved å forlenge de brutte strålene bakover på objektets side til de møtes. Punktet der forlengelsene av disse strålene skjærer hverandre er bildets plassering.
10. Hva skjer med bildet i strålediagrammet når objektet beveger seg nærmere en divergerende linse?
Når objektet beveger seg nærmere den divergerende linsen, beveger bildet seg også nærmere linsen, men forblir på samme side. Dessuten blir bildestørrelsen mindre når objektet kommer nærmere linsen.
