如何计算放大率(calculate magnification)

在光学科学中,像透镜这样的物体的放大率是你能看到的图像高度与被放大的实际物体高度的比率。例如,使小对象看起来非常大的透镜具有高放大率,而使对象看起来很小的透镜具有低放大率。物体的放大率通常由方程M=(hi/ho)=-(di/do)给出,其中M=放大率,hi=图像高度,ho=物体高度,di和do=图像和物体距离。...

方法1方法1/2:确定单个透镜的放大率

注:会聚透镜中间比边缘宽(像放大镜)发散透镜的边缘比中间宽(像一个碗)。发现放大率对两者都是一样的,但有一个重要的例外。点击这里直接进入发散镜头例外。

  1. 1从方程式开始,确定你知道哪些变量。和许多其他物理问题一样,解决放大问题的一个好方法是首先写出你需要的方程式来找到你的答案。从这里开始,你可以反向工作,找到你需要的方程的任何部分。例如,假设一个6厘米高的动作人像被放置在距离焦距为20厘米的会聚透镜半米的地方。如果我们想找到放大率、图像大小和图像距离,我们可以这样写我们的方程:M=(hi/ho)=-(di/do),现在我们知道ho(动作人物的高度)和do(动作人物与镜头的距离)我们也知道透镜的焦距,它不在这个等式中。我们需要找到你好,迪和M。
  2. Image titled Calculate Magnification Step 1
  3. 2使用透镜方程得到di。如果你知道你要放大的物体与镜头的距离,以及镜头的焦距,用镜头方程很容易找到图像的距离。透镜方程为1/f=1/do+1/di,其中f=透镜的焦距。在我们的示例问题中,我们可以使用透镜方程来找到di。插入f和do的值并求解:1/f=1/do+1/di1/20=1/50+1/di5/100-2/100=1/di3/100=1/di100/3=di=33.3厘米镜头的焦距是从镜头中心到光线汇聚在焦点上的点的距离。如果你曾经通过放大镜聚焦光线来燃烧蚂蚁,你已经看到了这一点。在学术问题上,这通常是给你的。在现实生活中,你有时可以在镜头上找到这些信息。
  4. Image titled Calculate Magnification Step 2
  5. 3.你好。一旦你知道do和di,你可以找到放大图像的高度和镜头的放大率。注意放大方程中的两个等号(M=(hi/ho)=-(di/do)),这意味着所有的项都是相等的,所以我们可以按我们想要的顺序找到M和hi。对于我们的示例问题,我们可以找到如下hi:(hi/ho)=-(di/do)(hi/6)=-(33.3/50)hi=-(33.3/50)×6hi=-3.996 cm注意,负高度表示我们看到的图像将被反转(倒置)。
  6. Image titled Calculate Magnification Step 3
  7. 4求解M。您可以使用-(di/do)或(hi/ho)求解最终变量。在我们的例子中,我们最终会找到这样的M:M=(hi/ho)M=(-3.996/6)=-0.666如果我们使用d值,我们也会得到相同的答案:M=-(di/do)M=-(33.3/50)=-0.666请注意,放大率没有单位标签。
  8. Image titled Calculate Magnification Step 4
  9. 5.解读你的M值。一旦你有了一个放大率值,你就可以预测你将通过镜头看到的图像的几个方面。这些是:它的大小。M值的绝对值越大,放大后的物体看起来就越大。M值介于1和0之间表示对象看起来更小。它的方向。负值表示对象的图像将被反转。在我们的例子中,我们的M值为-0.666意味着,在给定的条件下,动作人物的图像将出现倒置,其大小为正常大小的三分之二。
  10. Image titled Calculate Magnification Step 5
  11. 6对于发散透镜,使用负焦距值。尽管发散透镜看起来与会聚透镜非常不同,但您可以使用与上述相同的公式找到它们的放大率值。这里一个重要的例外是发散透镜的焦距为负。在上面这样的问题中,这会影响你得到的di答案,所以一定要密切关注。让我们重做上面的例子问题,只是这一次,我们会说我们使用的是焦距为-20厘米的发散透镜。所有其他起始值都相同。首先,我们将通过透镜方程找到di:1/f=1/do+1/di1/-20=1/50+1/di-5/100-2/100=1/di-7/100=1/di-100/7=di=-14.29厘米。我们将通过新的di值找到hi和M。(hi/ho)=-(di/do)(hi/6)=-(14.29/50)hi=-(14.29/50)×6hi=1.71厘米sm=(hi/ho)M=(1.71/6)=0.285
  12. Image titled Calculate Magnification Step 6

方法2方法2/2:按顺序查找多个透镜的放大倍数

简易双镜头法

  1. 1找到两个镜头的焦距。当你在处理一个由两个相互排列的透镜组成的设备时(比如望远镜或双筒望远镜的一部分),你只需要知道两个透镜的焦距,就可以找到最终图像的整体放大率。这是通过简单的方程M=fo/fe实现的。式中,fo表示物镜的焦距,fe表示目镜的焦距。物镜是装置末端的大透镜,而目镜透镜,顾名思义,是你把眼睛放在旁边的小透镜。
  2. Image titled Calculate Magnification Step 7
  3. 2将信息插入M=fo/fe。一旦你有了两个镜头的焦距,解决这个问题就很容易了——只要把物镜的焦距除以目镜的焦距就可以得到这个比率。你得到的答案就是设备的放大率。例如,假设我们有一个小望远镜。如果物镜的焦距为10厘米,目镜的焦距为5厘米,则放大率仅为10/5=2。
  4. Image titled Calculate Magnification Step 8

详细方法

  1. 1找到透镜和物体之间的距离。如果你在一个物体前面排列了两个透镜,如果你知道透镜和物体之间的距离、物体的大小以及两个透镜的焦距,就可以确定最终图像的放大率。其他一切都可以衍生出来。例如,假设我们的设置与方法1中的示例问题相同:一个6英寸的动作图形距离一个会聚透镜50厘米,焦距为20厘米。现在,让我们把焦距为5厘米50厘米的第二个会聚透镜放在第一个透镜后面(距离动作图100厘米)。在接下来的几个步骤中,我们将使用这些信息来找到最终图像的放大率。
  2. Image titled Calculate Magnification Step 9
  3. 2查找镜头1的图像距离、高度和放大率。任何多镜头问题的第一部分都与处理第一个镜头相同。从离物体最近的透镜开始,使用透镜方程计算图像的距离,然后使用放大率方程计算图像的高度和放大率。点击这里回顾一下单镜头问题。根据我们在上述方法1中的工作,我们知道第一个透镜产生的图像-3.996厘米高,在透镜后面33.3厘米,放大率为-0.666。
  4. Image titled Calculate Magnification Step 10
  5. 3使用第一个镜头的图像作为第二个镜头的对象。现在,找到第二个镜头的放大率、高度等很容易——只需使用与第一个镜头相同的技术,只是这一次,使用它的图像代替对象。请记住,图像与第二个镜头的距离通常与第一个镜头的距离不同。在我们的例子中,由于图像在第一个镜头后面33.3厘米,所以在第二个镜头前面50-33.3=16.7厘米。让我们用这个和新镜头的焦距来找到第二个镜头的图像。1/f=1/do+1/di1/5=1/16.7+1/di0。2-0.0599=1/di0。14=1/didi=7.14厘米斯诺,我们可以找到第二个镜头的hi和M:(hi/ho)=-(di/do)(hi/-3.996)=-(7.14/16.7)hi=-(0.427)×-3.996hi=1.71厘米sm=(hi/ho)M=(1.71/-3.996)=-0.428
  6. Image titled Calculate Magnification Step 11
  7. 4继续使用此模式,以获得更多镜头。无论你有三个、四个、五个或一百个镜头排在一个物体前面,这种基本方法都是一样的。对于每个镜头,将前一个镜头的图像作为其对象,并使用镜头方程和放大率方程找到答案。请记住,后续镜头可能会继续反转图像。例如,我们在(-0.428)以上得到的放大率值表明,我们看到的图像大约是第一个镜头图像大小的4/10,但是正面朝上,因为第一个镜头的图像是颠倒的。
  8. Image titled Calculate Magnification Step 12
  • 双筒望远镜通常被指定为一个数字乘以一个数字。例如,双筒望远镜可以指定为8x25或8x40。制定此类规格时,第一个数字是双筒望远镜的放大倍数。给出的例子有不同的秒数并不重要,双筒望远镜都有8倍的放大倍数。第二个数字是指双筒望远镜显示的图像的清晰度。
  • 请注意,对于单透镜放大工具,如果到物体的距离大于透镜的焦距,则放大率将为负数。这并不意味着物体的外观尺寸会减小。在这种情况下,会发生放大,但观察者会看到图像颠倒。
  • 发表于 2022-05-18 08:47
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  • 分类:教育

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