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Formazione di immagini con una lente convergente

Scuola secondaria di primo gradoFisicaLente sottile, raggi parassiali

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Informazioni su questo esperimento

Avvicina un oggetto a una lente convergente e osserva come l’immagine passa da piccola e capovolta a grande, per poi diventare un’immagine virtuale diritta. Tre raggi principali vengono tracciati in tempo reale, così gli studenti possono vedere esattamente dove e perché si forma l’immagine. Il pannello evidenzia quale dei cinque casi classici corrisponde alla configurazione attuale.

Obiettivi di apprendimento

  • Traccia i tre raggi principali di una lente convergente
  • Indica le proprietà dell’immagine per ogni posizione dell’oggetto rispetto a F e 2F
  • Usa la formula delle lenti sottili per calcolare la distanza dell’immagine e l’ingrandimento
  • Collega ogni caso a un dispositivo reale: macchina fotografica, proiettore e lente d’ingrandimento

Come si usa

  1. 1Trascina la freccia dell’oggetto lungo l’asse oppure usa il cursore della distanza dell’oggetto.
  2. 2Osserva come cambia il caso evidenziato nel pannello quando l’oggetto supera 2F e F.
  3. 3Trascina un fuoco per modificare la distanza focale e vedere la lente diventare più spessa o più sottile.
  4. 4Sposta l’oggetto all’interno di F. Le linee tratteggiate prolungano all’indietro i raggi rifratti fino all’immagine virtuale.

Il modello

Equazione delle lenti sottili (convenzione: positivo per le immagini reali)
Ingrandimento. Un valore negativo significa che l’immagine è capovolta.

Ipotesi

  • La lente è sottile, quindi tutta la rifrazione è rappresentata sulla linea centrale della lente.
  • I raggi restano vicini all’asse (parassiali), quindi le aberrazioni vengono ignorate.
  • Una distanza dell’immagine negativa significa che l’immagine è virtuale e si trova dallo stesso lato dell’oggetto.

Provalo in classe

  1. Q1Dove deve trovarsi l’oggetto affinché l’immagine abbia le sue stesse dimensioni?
  2. Q2Un proiettore forma un’immagine grande su uno schermo lontano. Quale caso sta utilizzando?
  3. Q3Cosa succede all’immagine quando l’oggetto si avvicina molto a F dall’esterno?
  4. Q4È possibile proiettare un’immagine virtuale su uno schermo? Spiegalo usando i raggi.

Domande frequenti

Perché sono disegnati solo tre raggi?

Ogni raggio proveniente dalla punta dell’oggetto passa per la punta dell’immagine. Tre raggi particolari sono facili da costruire e ne bastano due per individuare l’immagine.

Qual è la differenza tra un’immagine reale e una virtuale?

In un’immagine reale, i raggi luminosi si incontrano effettivamente, quindi l’immagine può essere raccolta su uno schermo. Un’immagine virtuale si forma nel punto da cui i raggi rifratti sembrano provenire.

Perché non si forma alcuna immagine quando l’oggetto si trova in F?

I raggi rifratti escono dalla lente paralleli tra loro e non si incontrano mai; perciò si dice che l’immagine si trova all’infinito.