Obraz rzeczywisty w soczewce skupiającej

Ta strona została przetłumaczona z niemieckiego z pomocą AI. Nie sprawdziła jej osoba, dla której polski jest językiem ojczystym. Oryginalna strona po niemiecku

Prezentacja, konstrukcja i karta pracy są po niemiecku. Na rysunkach \(g\) to odległość przedmiotu, a \(b\) odległość obrazu (niem.: Gegenstandsweite, Bildweite).

Jak obraz z projektora trafia na ścianę? Soczewką skupiającą możesz rzucić ekran swojego telefonu na ścianę. Dowiesz się tu, dlaczego to działa i jak skonstruować obraz za pomocą tylko dwóch promieni światła.

Wprowadzenie: projektor

Animowany projektor. Zwróć uwagę, skąd bierze się światło i gdzie powstaje obraz.

Prezentacja

To slajdy z lekcji. Przewijasz strzałkami u dołu po prawej albo klawiszami ze strzałkami. Pola na przypuszczenie i obserwację możesz wypełnić samodzielnie. GeoGebra na ostatnim slajdzie ładuje się dopiero po dotknięciu.

Najważniejsze

W doświadczeniu rzucasz ekran telefonu na ścianę za pomocą soczewki. Udaje się to tylko z soczewką skupiającą, nie z soczewką rozpraszającą.

Doświadczenie: telefon, soczewka, ściana. Odległość między telefonem a soczewką zmieniasz, aż obraz będzie ostry.
Doświadczenie: telefon, soczewka, ściana. Odległość między telefonem a soczewką zmieniasz, aż obraz będzie ostry.
Z każdego punktu ekranu światło biegnie we wszystkich kierunkach. Soczewka zbiera je znów w jeden punkt na ścianie. Góra i dół zostają przy tym zamienione.
Z każdego punktu ekranu światło biegnie we wszystkich kierunkach. Soczewka zbiera je znów w jeden punkt na ścianie. Góra i dół zostają przy tym zamienione.

Obraz rzeczywisty

Soczewka skupiająca zbiera światło wychodzące z jednego punktu przedmiotu znów w jednym punkcie: punkcie obrazu. Tak za soczewką powstaje obraz, który można złapać na ekranie – obraz rzeczywisty. Jest odwrócony do góry nogami. Soczewka rozpraszająca nie daje obrazu rzeczywistego.

Wystarczą dwa szczególne promienie: promień równoległy (pomarańczowy) i promień ogniskowy (niebieski). Tam, gdzie się przecinają, jest czubek obrazu.
Wystarczą dwa szczególne promienie: promień równoległy (pomarańczowy) i promień ogniskowy (niebieski). Tam, gdzie się przecinają, jest czubek obrazu.

Dwa szczególne promienie

Promień równoległy biegnie równolegle do osi optycznej i za soczewką przechodzi przez ognisko \(F\). Promień ogniskowy przechodzi przed soczewką przez ognisko \(F\) i za soczewką biegnie równolegle do osi.

Odległość przedmiotu i odległość obrazu

Odległość przedmiotu \(g\) to odległość przedmiotu od soczewki, odległość obrazu \(b\) to odległość obrazu od soczewki.

Konstruowanie z ekierką

Konstrukcja do powtórzenia: ołówek rysuje krok po kroku, a ekierka się przykłada. Dalej przechodzisz przyciskiem „Weiter“ (dalej) lub klawiszem ze strzałką.

Gotowy obraz: przedmiot stoi 4,5 cm przed soczewką, ogniskowa wynosi 3 cm. Obraz powstaje 9 cm za soczewką, jest odwrócony i dwa razy większy.
Gotowy obraz: przedmiot stoi 4,5 cm przed soczewką, ogniskowa wynosi 3 cm. Obraz powstaje 9 cm za soczewką, jest odwrócony i dwa razy większy.

📐 Konstrukcja krok po kroku

Karta pracy

Przenieś każdy rysunek na papier w kratkę i skonstruuj obraz. Rozwiązania możesz potem rozwinąć.

📄 Karta pracy (PDF)

Karta pracy – Strona 1
Strona 1/2
Karta pracy – Strona 2
Strona 2/2
Pokaż rozwiązania karty pracy

Zadanie 1: \(g = 9\) cm, \(b = 4{,}5\) cm. Obraz ma 1 cm wysokości, jest więc mniejszy niż przedmiot.

Zadanie 2: \(g = 5\) cm, \(b = 7{,}5\) cm. Obraz ma 3 cm wysokości, jest więc większy – jak w projektorze.

Zadanie 3: \(g = 6\) cm, \(b = 6\) cm. Obraz ma 2 cm wysokości, jest więc dokładnie tej samej wielkości. Gdy przedmiot stoi dwa razy dalej niż ogniskowa, \(b = g\).

Spróbuj samodzielnie

Zadanie

Soczewka skupiająca ma ogniskową \(f = 2\) cm. Strzałka stoi \(g = 6\) cm przed soczewką. Skonstruuj obraz. Jaka jest odległość obrazu? Czy obraz jest większy czy mniejszy niż strzałka?

Pokaż rozwiązanie

Promienie przecinają się w odległości \(b = 3\) cm za soczewką. Obraz jest dwa razy mniejszy niż strzałka i odwrócony.

Uczyć się dalej z modelem językowym

Jesteś moim nauczycielem lub nauczycielką fizyki w klasie 8. Nasz temat: obraz rzeczywisty w soczewce skupiającej. Znam pojęcia ognisko F, ogniskowa f, promień równoległy, promień ogniskowy, odległość przedmiotu g i odległość obrazu b. Zadaj mi jedno po drugim pięć krótkich pytań lub zadań, na przykład: co dzieje się z obrazem, gdy przedmiot zbliża się do soczewki? Zawsze czekaj na moją odpowiedź. Potem powiedz mi, czy jest poprawna, i krótko wyjaśnij dlaczego. Nie zdradzaj rozwiązania wcześniej.

Tak to powstało: pomysł, przebieg lekcji i doświadczenie są moje. Film z projektorem powstał w Blenderze. Sekwencję obrazów, które projektor rzuca w nim na ścianę, wygenerowała AI, po czym została ona przeze mnie opracowana.

Slajdy, konstrukcję, kartę pracy i tę stronę zbudował model językowy (LLM) według moich wytycznych. Tłumaczenia też powstały z pomocą AI; żadna osoba, dla której ten język jest ojczysty, ich nie sprawdziła.

Slajdy, karta pracy, teksty i prompt są udostępniane na licencji CC BY 4.0: możesz je wykorzystywać, zmieniać i przekazywać dalej, jeśli podasz źródło.