Otrzymywanie obrazów za pomocą soczewek – test i pytania, fizyka klasa 8

Obraz powstający w soczewce zależy od tego, jak daleko od niej ustawimy przedmiot względem ogniska. W tej lekcji nauczysz się konstruować obrazy za pomocą promieni charakterystycznych i rozpoznawać ich cechy.

Najważniejsze w 30 sekund

• Obraz rzeczywisty powstaje w miejscu przecięcia rzeczywistych promieni i można go rzutować na ekran.
• Obraz pozorny powstaje w miejscu przecięcia przedłużeń promieni i nie można go rzutować na ekran.
• Gdy przedmiot jest dalej niż 2F, obraz jest rzeczywisty, odwrócony i pomniejszony.
• Gdy przedmiot znajduje się między F a soczewką, powstaje obraz pozorny, prosty i powiększony – jak w lupie.
• Do konstrukcji obrazu wykorzystuje się promienie charakterystyczne: równoległy do osi, przez środek soczewki i przez ognisko.

Rodzaje obrazów w soczewce skupiającej

Obraz rzeczywisty powstaje, gdy promienie świetlne po przejściu przez soczewkę faktycznie przecinają się w jednym punkcie. Taki obraz można uchwycić na ekranie, kliszy fotograficznej czy siatkówce oka, dlatego nazywany jest też obrazem rzutowanym.

Obraz pozorny powstaje wtedy, gdy promienie rzeczywiście się nie przecinają, a jedynie ich przedłużenia wsteczne spotykają się w jednym punkcie. Takiego obrazu nie da się wyświetlić na ekranie, ale można go zobaczyć okiem, patrząc przez soczewkę, jak w przypadku lupy.

Promienie charakterystyczne przy konstrukcji obrazu

Aby skonstruować obraz powstający w soczewce skupiającej, korzystamy z trzech promieni charakterystycznych. Pierwszy biegnie równolegle do osi optycznej i po załamaniu przechodzi przez ognisko po drugiej stronie soczewki.

Drugi promień charakterystyczny przechodzi przez środek optyczny soczewki i nie zmienia swojego kierunku. Trzeci promień przechodzi przez ognisko przed soczewką, a po załamaniu biegnie równolegle do osi optycznej. Punkt przecięcia dwóch dowolnych z tych promieni wyznacza obraz.

Wpływ położenia przedmiotu na obraz

Gdy przedmiot znajduje się w odległości większej niż podwójna ogniskowa od soczewki skupiającej, powstaje obraz rzeczywisty, odwrócony i pomniejszony, umieszczony między ogniskiem a podwójną ogniskową po drugiej stronie soczewki. Tak działa np. obiektyw aparatu fotograficznego.

Gdy przedmiot ustawimy dokładnie w podwójnej ogniskowej, obraz również jest rzeczywisty i odwrócony, ale ma taką samą wielkość jak przedmiot. Jeśli przedmiot znajduje się między ogniskiem a podwójną ogniskową, obraz jest rzeczywisty, odwrócony i powiększony, co wykorzystuje się w rzutnikach.

Obraz, gdy przedmiot jest bliżej ogniska

Kiedy przedmiot umieszczony jest dokładnie w ognisku soczewki skupiającej, promienie po załamaniu biegną równolegle do siebie i nie przecinają się wcale, więc obraz nie powstaje – mówimy, że obraz jest w nieskończoności.

Jeżeli przedmiot znajduje się bliżej soczewki niż ognisko, promienie po załamaniu rozbiegają się, a ich przedłużenia przecinają się po tej samej stronie, co przedmiot. Powstaje wtedy obraz pozorny, prosty i powiększony – to zasada działania lupy.

Co trzeba umieć

• Odróżnić obraz rzeczywisty od pozornego.
• Skonstruować obraz przedmiotu w soczewce skupiającej przy użyciu promieni charakterystycznych.
• Określić cechy obrazu w zależności od odległości przedmiotu od soczewki.
• Wyjaśnić zasadę działania lupy na podstawie obrazu pozornego.
• Wskazać przykłady urządzeń wykorzystujących obraz rzeczywisty i pozorny.

Typowe błędy

1. Mylenie obrazu rzeczywistego z pozornym przy opisie, czy można go wyświetlić na ekranie.
2. Zapominanie, że obraz rzeczywisty w soczewce skupiającej jest zawsze odwrócony.
3. Błędne rysowanie promienia przechodzącego przez środek soczewki jako załamującego się.
4. Mylenie sytuacji przedmiotu w ognisku (brak obrazu) z przedmiotem bliżej soczewki (obraz pozorny).

Krótkie pytania i odpowiedzi

Czym różni się obraz powiększony od pomniejszonego w kontekście soczewek?

Zależy to od odległości przedmiotu od soczewki względem ogniska i podwójnej ogniskowej – bliżej ogniska obraz jest większy, dalej – mniejszy.

Dlaczego w rzutniku multimedialnym obraz na ekranie jest odwrócony względem obrazu na slajdzie?

Ponieważ soczewka tworzy obraz rzeczywisty, który zawsze jest odwrócony względem przedmiotu; dlatego slajd wstawia się odwrócony.

Jak zmienia się obraz, gdy przesuwamy przedmiot w stronę ogniska?

Obraz rzeczywisty staje się coraz większy i oddala się od soczewki, aż w ognisku przestaje istnieć, a bliżej soczewki zamienia się w obraz pozorny.

Czy w soczewce rozpraszającej można otrzymać obraz rzeczywisty?

Nie, soczewka rozpraszająca zawsze tworzy obraz pozorny, prosty i pomniejszony, niezależnie od odległości przedmiotu.

Na czym polega konstrukcja obrazu metodą promieni charakterystycznych?

Polega na wykreśleniu dwóch znanych promieni biegnących od wierzchołka przedmiotu i znalezieniu punktu ich przecięcia, który wyznacza obraz tego punktu.

FAQ

Dlaczego aparat fotograficzny daje obraz pomniejszony, a nie powiększony?

Ponieważ fotografowane przedmioty są zwykle znacznie dalej od obiektywu niż jego podwójna ogniskowa, co zgodnie z zasadami optyki daje obraz rzeczywisty i pomniejszony.

Czy obraz w oku człowieka jest prosty czy odwrócony?

Na siatkówce powstaje obraz rzeczywisty i odwrócony, a mózg przetwarza ten sygnał tak, że postrzegamy świat jako prosty.

Dlaczego lupa musi być trzymana blisko obserwowanego przedmiotu?

Bo tylko wtedy przedmiot znajduje się bliżej soczewki niż jej ognisko, co jest warunkiem powstania obrazu pozornego i powiększonego.

Czy wielkość obrazu zależy też od samej ogniskowej soczewki?

Tak, powiększenie obrazu zależy też od ogniskowej soczewki. Przy tej samej odległości przedmiotu, soczewki o różnych ogniskowych utworzą obrazy o różnym powiększeniu.

Stwórz własny test · Zrób fiszki

Poprzednia lekcja: Soczewki

Cały dział: Optyka

• Światło i jego właściwości
• Zjawiska cienia i półcienia
• Odbicie i rozproszenie światła
• Zwierciadła
• Obrazy tworzone przez zwierciadła sferyczne