Alaluku 5.2 Kuvan muodostuminen
Palauta mieleen, mitä muistat linsseistä ja kuvien muodostumisesta. Katso sitten Opi fysiikkaa -kanavan video Linssien ja peilien geometrista optiikkaa. Katso myös muistin virkistämiseksi video Heijastuminen, jossa käsitellään sitä, miten tasopeilit muodostavat kuvan.
Tee muistiinpanot, joissa esität kuinka linssit ja peilit muodostavat kuvia ja mikä on valekuvan ja todellisen kuvan ero.
Harjoitustehtävät 5.2.1 Harjoitustehtävät
1.
Linssi tuottaa terävän, ylösalaisin olevan kuvan varjostimelle. Mitä näet varjostimella, kun linssi poistetaan?
Kuva on ylösalaisin ja epätarkka.
Kuva on oikeinpäin ja terävä.
Kuva on oikeinpäin ja epätarkka.
Kuva on paljon himmeämpi, mutta ei muutu muuten.
Kuvaa ei muodostu lainkaan.
e) Kuvaa ei muodostu lainkaan. Voit kokeilla pitää jotakin esinettä seinän edessä. Seinälle ei muodostu kuvaa.
2.
Mitä tapahtuu ylläolevassa tilanteessa kuvalle, kun linssin yläpuoli peitetään?
Kuva muodostuu varjostimelle kokonaan, mutta on himmeämpi, koska linssin läpi kulkee vähemmän valoa. Tätä auttaa hahmottamaan, jos piirrät esineestä lähtevät valonsäteet sekä linssin yläpuolen että alapuolen kautta. Muista, että kappaleesta lähtee valonsäteitä joka suuntaan.
3.
Kappale, jonka korkeus on \(2\,\centi\meter\) on \(40\,\centi\meter\text{:}\)n etäisyydellä kokoavasta linssistä, jonka polttoväli on \(20\,\centi\meter\text{.}\)
Käytä säteiden jäljitystä selvittääksesi kuvan sijainnin ja koon. Yritä tehdä tämä tarkasti käyttämällä viivainta ja mittaamalla kuvastasi etäisyydet.
Laske muodostuvan kuvan paikka ja koko. Vertaa tulostasi a-kohdassa määrittämääsi.
Mieti aluksi, millä mittakaavalla piirrät kuvan.
a) Piirretään kuva
Kuvan perusteella kuva näyttäisi syntyvän \(40\,\centi\meter\text{:}\)n etäisyydelle linssistä ja yhtä suurena kuin esine.
b) Käytetään linssien kuvausyhtälöä. Nyt koska esineen etäisyys \(s\) kokoavasta linssistä on suurempi kuin linssin polttoväli, syntyy todellinen kuva. Siispä
Annetuilla tiedoilla saamme
Kuvan koon voi laskea viivasuurennoksesta
eli kuva on samankokoinen kuin esine. Tulos on järkevä, koska esine on täsmälleen kahden polttovälin etäisyydellä linssistä. Tulos myös täsmää piirtämämme kuvan kanssa.
4.
Katsot peilin heijastamaa kuvaa kynästä, kuten alla olevassa kuvassa.
Mitä tapahtuu kuvalle, jos peilin yläpuoli peitetään peilin puoliväliin saakka? Perustele.
Mitä kuvalle tapahtuu, jos peilin alapuoli peitetään? Perustele.
Valo siroaa jokaisesta kynän pisteestä jokaiseen suuntaan avaruudessa. Jos valo, joka heijastuu kynästä, heijastuu peilin kautta silmääsi, näet kynän kuvan. Alla olevasta kuvasta näet, että kynästä silmään tuleva valo kulkee peilin alemman puoliskon kautta. (a) Jos peilin yläpuoli peitetään, kynästä tuleva valo voi heijastua peilin kautta silmääsi ja näet kuvan. (b) Jos peilin alapuoli peitetään, et voi nähdä kuvaa.
Alaluku 5.2.2 Kaarevat peilit
Minkä muotoinen kaarevan peilin tulee olla, jotta säteet oikeasti kulkevat polttopisteen kautta?
Harjoitustehtävät Harjoitustehtävät
1.
Kovera peili, jonka polttoväli on \(f\text{,}\) muodostaa kuvan Kuusta. Mihin kuva muodostuu?
Peilin pinnalle
Lähelle etäisyyttä \(f\) peilin taakse
Lähelle etäisyyttä \(f\) peilin eteen
Peilin taakse yhtä suurelle etäisyydelle kuin mitä Kuu on peilistä
Kovera peili muodostaa todellisen kuvan peilin eteen. Koska kuun etäisyys on \(s \approx \infty\text{,}\) kuvan etäisyys on \(s' \approx f\text{.}\)
2.
Katsot suurentavaan kasvopeiliin ja näet oikeinpäin olevan suurennetun kuvan kasvoistasi. Mihin kuva muodostuu? Onko kuva peilin edessä, peilin pinnalla vai peilin takana? Perustele.
Suurentava peili, joka muodostaa kuvan oikeinpäin, on kovera peili, jolla on suuri polttoväli. Jotta kuva muodostuisi oikeinpäin, tulee olla \(s\lt f\text{.}\) Tällöin muodostuu valekuva, joka on peilin takana.
3.
Kun katsot kuvaasi lusikan koverasta puolesta, se on ylösalaisin. Miksi?
Lusikka toimii koverana peilinä, jolla on lyhyt polttoväli. Tällöin kun siitä ihailee omaa kuvaansa, on esineenä toimivat kasvot polttoväliä kauempana \(s>f\text{,}\) jolloin peili muodostaa ylösalaisin olevan todellisen kuvan. Jos katsot kuvaasi lusikasta hyvin läheltä, se kääntyy oikeinpäin.