Artikel om stråldiagram för divergerande (konkava) linser
Om ett objekt befinner sig på ena sidan av den konkava linsen, kan den konkava linsen bilda objektets bild. Om objektets position på ena sidan av den konkava linsen är känd, hur ritar man då objektets bildformation? Anta att ett objekt befinner sig på vänster sida av den konkava linsen, som visas i figuren nedan.
Orange linje = den konkava linsen
Blå linje = huvudaxeln
Pil (grön) = objekt
F1 = brännvidden 1 och F2 = brännvidden 2
Figuren av objektets bild erhålls genom att rita alla ljusstrålar som passerar genom objektet, men detta är mindre praktiskt eftersom det kommer att finnas många linjer som representerar ljusstrålar. För enkelhetens skull väljs bara ett fåtal ljusstrålar för att representera alla ljusstrålar som passerar genom objektet. Eftersom denna händelse involverar ljusbrytning måste ljusbrytningslagen följas när bilden ritas.
Tre ljusstrålar eller tre strålar
Stråle 1:
Stråle 1 som träffar den konkava linsen dras parallellt med huvudaxeln och berör objektets övre kant,
bryts sedan av den konkava linsen, där ljusstrålen bryts som om den kommer från fokuspunkten. De inkommande strålarna och de brytande strålarna som måste uppfylla ljusbrytningslagen.
Stråle 2:
Stråle 2 som kommer mot den konkava linsen ritas som om den går mot fokuspunkten och vidrör objektets övre ände,
bryts sedan av den konkava linsen, där den brutna ljusstrålen måste vara parallell med huvudaxeln. De inkommande strålarna och de brytande strålarna som dras måste uppfylla ljusbrytningslagen.
Stråle 3:
Stråle 3 som kommer till den konkava linsen dras förbi skärningspunkten mellan den konkava linsen och huvudaxeln.
Bildbildning (två strålar)
Bildformationen kan ritas med endast två strålar, som visas nedan. Om man använder två strålar finns det tre möjliga figurer av bildformationen.
Stråle 1 och 2
Stråle 1 och 3
Stråle 2 och 3
Rita bildformationen med endast två strålar, vilket behöver justeras till objektets avstånd från den konkava linsen. Om objektets avstånd från den konkava linsen är som i figuren ovan, finns det tre sätt att rita bildformationen med endast två strålar. Om objektets avstånd från den konkava linsen skiljer sig från figuren ovan,
till exempel, objektet befinner sig mellan fokuspunkten och linsen, då behövs det inte tre sätt att rita bildformationen, kanske finns det bara två sätt att rita.
Om du ritar bildformationen med den konkava linsen kan du välja en metod och behöver inte använda två eller tre sätt.
Bildbildning (tre strålar)
Bildformationen kan ritas med hjälp av tre strålar, som visas i figuren nedan.
Om objektets avstånd från den konkava linsen inte är som i figuren ovan, till exempel om objektet befinner sig mellan den konkava linsen och fokuspunkten,
eller om objektet befinner sig mellan fokuspunkten och centrum för den konkava linsens krökning, är det inte nödvändigt att bildformationen kan ritas på tre sätt som i figuren ovan. Det kan bara finnas två sätt att rita bildformationen.
Observera exempelbilden av bildbildningen av den konkava linsen, där objektets avstånd från de konkava linserna varierar, beroende på bildbildningen av den konkava linsen.
10 konceptuella frågor och svar om stråldiagram för en divergerande (konkav) lins.
1. Vad är syftet med ett stråldiagram i samband med en divergerande lins?
Ett stråldiagram är en schematisk representation som visar hur ljusstrålar ändrar riktning när de passerar genom en lins. I samband med en divergerande lins illustrerar det hur infallande ljusstrålar divergerar efter att ha passerat genom linsen och hur de verkar komma från en enda punkt på samma sida av linsen som det inkommande ljuset (brännpunkten).
2. Vilka standardstrålar används för att rita ett stråldiagram för en divergerande lins?
Tre standardstrålar används:
- Den första strålen färdas parallellt med huvudaxeln och verkar sedan utgå från fokuspunkten efter refraktion.
- Den andra strålen passerar rakt genom linsens mitt utan att brytas.
- Den tredje strålen är riktad mot fokuspunkten på motsatt sida av linsen och utgår parallellt med huvudaxeln.
3. Hur skiljer sig bilden som bildas av en divergerande lins i stråldiagram jämfört med en konvergerande lins?
I stråldiagram bildar en divergerande lins alltid en virtuell, upprätt och förminskad bild belägen på samma sida av linsen som objektet. Å andra sidan kan en konvergerande lins bilda verkliga, inverterade bilder (om objektet är bortom fokuspunkten) eller virtuella, upprätta bilder (om objektet är närmare än fokuspunkten).
4. Varför är bilden som bildas av en divergerande lins alltid virtuell, vilket ses i stråldiagram?
I stråldiagram för divergerande linser divergerar de brutna strålarna och möts inte på andra sidan av linsen. Istället verkar de härröra från en punkt på samma sida av linsen som objektet, vilket resulterar i en virtuell bild.
5. Hur kan förstoringsgraden av en bild bestämmas från ett stråldiagram för en divergerande lins?
Förstoringsgraden av en bild kan bestämmas från ett stråldiagram genom att jämföra bildens höjd (tagen från huvudaxeln till bildens överkant) med objektets höjd. Vid en divergerande lins kommer bilden alltid att vara mindre än objektet, vilket indikerar en förstoringsgrad mindre än 1.
6. Vilken roll spelar huvudaxeln i ett stråldiagram för en divergerande lins?
Huvudaxeln i ett stråldiagram är den linje som går genom linsens centrum och är vinkelrät mot linsen. Den fungerar som en referenslinje för att spåra ljusstrålarnas väg och lokalisera objektet, bilden och fokuspunkterna.
7. Hur representeras fokuspunkten i ett stråldiagram för en divergerande lins?
I ett stråldiagram representeras fokuspunkten för en divergerande lins som den punkt från vilken ljusstrålar som är parallella med huvudaxeln verkar divergera efter att ha passerat genom linsen. Denna punkt är belägen på samma sida av linsen som det inkommande ljuset.
8. Hur är avståndet mellan linsen och bilden relaterat till objektavståndet och brännvidden i ett stråldiagram för en divergerande lins?
Sambandet ges av linsens formel 1/f = 1/v – 1/u, där f är brännvidden, v är bildavståndet och u är objektavståndet. Eftersom en divergerande lins har en negativ brännvidd är även bildavståndet negativt, vilket indikerar att bilden bildas på samma sida av linsen som objektet.
9. Hur kan bildens läge förutsägas med hjälp av ett stråldiagram för en divergerande lins?
Bildens position kan förutsägas genom att de brutna strålarna förlängs bakåt på objektets sida tills de möts. Punkten där dessa strålars förlängningar skär varandra är bildens position.
10. Vad händer med bilden i stråldiagrammet när objektet närmar sig en divergerande lins?
När objektet närmar sig den divergerande linsen, närmar sig även bilden linsen men förblir på samma sida. Dessutom blir bildstorleken mindre när objektet närmar sig linsen.
