Equazione della lente sottile
Una lente convergente con focale di 10 cm e un oggetto a 30 cm forma un'immagine reale a 15 cm dietro di sé. Inserisca la focale e la distanza dell'oggetto nella stessa unità e ottenga la distanza dell'immagine e se è reale o virtuale. Gratis nel suo browser.
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Esempio risolto
- Lunghezza focale
- 10
- Distanza dell'oggetto
- 30
- Distanza dell'immagine
- 15
- Tipo di immagine
- real
L'equazione della lente sottile è l'identità dell'ottica gaussiana che colloca un'immagine a partire da un solo elemento sottile: uno sulla distanza focale è uguale a uno sulla distanza dell'oggetto più uno sulla distanza dell'immagine. Questo risolutore accetta una distanza focale f con segno e una distanza dell'oggetto do con segno, riordina l'identità per la distanza dell'immagine sconosciuta e restituisce di uguale a f per do diviso per do meno f, nella stessa unità di lunghezza che Lei ha fornito. Distanza focale nulla e distanza dell'oggetto nulla vengono rifiutate perché uno su f e uno su do resterebbero indefiniti. L'aritmetica è pura e deterministica, senza rete, senza campionamento e senza orologio.
Che cosa afferma l'equazione della lente sottile e come si ricava la distanza dell'immagine
L'equazione della lente sottile è l'identità parassiale compatta uno su f uguale a uno su do più uno su di che collega tre lunghezze con segno misurate dalla lente: la distanza focale f, la distanza dell'oggetto do e la distanza dell'immagine di. Sotto la convenzione dei segni gaussiana usata nella maggior parte dei corsi introduttivi di fisica, un oggetto reale dal lato della luce incidente ha do positiva, una lente convergente convessa ha f positiva e un'immagine reale dal lato della luce uscente ha di positiva.
Una lente divergente concava porta una distanza focale negativa, e un'immagine virtuale che compare dal lato oggetto della lente porta una di negativa. Il riordino per la posizione dell'immagine sconosciuta è immediato: uno su di è uguale a uno su f meno uno su do, che moltiplicato dà la forma chiusa di uguale a f per do diviso per do meno f.
Quella forma chiusa è esatta nel modello parassiale di lente sottile; non è un tracciamento di raggi, non include l'aberrazione sferica e non sposta i piani principali di un elemento spesso. Controllo classico da manuale: una lente convergente con f uguale a dieci e do uguale a trenta colloca un'immagine reale a di uguale a quindici.
Casi d'uso
Previsione per compiti e laboratorio
Calcoli la distanza dell'immagine a partire dalla distanza focale e dalla distanza dell'oggetto del manuale prima di tracciare i raggi o di misurare di su un banco ottico.
Valutazione automatica di esami e LMS
Valuti gli item dell'equazione della lente sottile con un oracolo deterministico che rifiuta do uguale a f come distanza dell'immagine infinita invece di un carico di successo.
Domande frequenti
Quale convenzione dei segni usa l'equazione della lente sottile?
Convenzione gaussiana: f positiva per una lente convergente, do positiva per un oggetto reale dal lato incidente, di positiva per un'immagine reale dal lato uscente. Una lente divergente ha f negativa; un'immagine virtuale ha di negativa.
Che cosa succede se l'oggetto è esattamente nel fuoco?
I raggi escono paralleli dalla lente e l'immagine si sposta all'infinito, cosa che nessuna distanza finita può descrivere. Il calcolatore rifiuta questo caso con un messaggio chiaro invece di mostrare un numero infinito.
Come capisco se l'immagine è reale o virtuale?
Lo indica il risultato. Una distanza dell'immagine positiva significa un'immagine reale dall'altra parte della lente, dove la luce converge davvero; una negativa indica un'immagine virtuale dallo stesso lato dell'oggetto.
Posso usarlo per una lente divergente?
Sì. Inserisca la distanza focale come numero negativo, come vuole la consueta convenzione dei segni. Con un oggetto reale la distanza dell'immagine risulta negativa, segno di un'immagine virtuale dal lato dell'oggetto.
Tiene conto delle lenti spesse o delle aberrazioni?
No. Usa il modello ideale della lente sottile per raggi vicini all'asse. Non traccia i raggi, ignora l'aberrazione sferica e non sposta i piani principali di una lente spessa.
Strumenti correlati
Per sviluppatori — accesso via API
Tutto quello che vedi in questa pagina è disponibile anche via API. Questa sezione è per i team che vogliono integrarlo nei propri sistemi; chi non ne ha bisogno può semplicemente usare lo strumento qui sopra.
Endpoint
Autenticazione con Bearer token: un POST mette in coda l'attività e il risultato arriva via webhook o link firmato.
Chiamala dal tuo stack
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/thin-lens-equation \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"focal_length":10,"object_distance":30}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/phys/thin-lens-equation", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"focal_length": 10,
"object_distance": 30
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/phys/thin-lens-equation",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"focal_length": 10,
"object_distance": 30
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/phys/thin-lens-equation", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"focal_length":10,"object_distance":30}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"focal_length":10,"object_distance":30}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/phys/thin-lens-equation", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Esempio di richiesta
{
"focal_length": 10,
"object_distance": 30
}Esempio di risposta
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "phys.thin_lens_equation",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}L'API è asincrona: ricevi subito un task_id e puoi fare polling fino a 1 richiesta al secondo.
Prezzi
Prezzo pubblicato, senza token né crediti. Se l'attività fallisce, non paghi.
Limiti
max_abs_length | 1000000000000000 |
Errori
| HTTP | Codice | Significato |
|---|---|---|
401 | unauthorized | Chiave API mancante o non valida: controlla l'header Authorization. |
402 | insufficient_balance | Credito esaurito: ricarica per continuare a eseguire attività. |
404 | unknown_type | Tipo di attività sconosciuto: controlla il campo type della richiesta. |
429 | rate_limited | Troppe richieste in poco tempo: rallenta e riprova tra qualche secondo. |
Note tecniche
Quando l'oggetto si trova esattamente sul piano focale il denominatore è zero, i raggi uscenti sono paralleli e l'immagine recede all'infinito, così il compito fallisce con invalid_input invece di un numero non finito.
Che cosa afferma l'equazione della lente sottile e come si ricava la distanza dell'immagine
Il risolutore restituisce la distanza dell'immagine nella stessa unità di lunghezza che Lei ha usato per f e do, insieme agli ingressi ripetuti, un'etichetta image_type reale o virtuale dal segno di di, e una breve stringa di formula, così i controlli dei compiti, le chiavi di laboratorio e i client API possono mostrare il risultato gaussiano senza ricalcolare l'algebra. Quando do è uguale a f il denominatore è zero: i raggi incidenti da un punto del piano focale escono paralleli dopo la rifrazione, l'immagine è all'infinito e un numero JSON finito non può rappresentare quella geometria, perciò la richiesta viene rifiutata invece di restituire Infinity o NaN.
Contratto di ingresso, alias e l'errore do-uguale-a-f
Le grandezze oltre il tetto documentato di un biliardo vengono rifiutate perché una conversione di unità smarrita non saturi l'isolate. La distanza focale deve essere non nulla perché uno su f è indefinito in un piano di potenza zero; la distanza dell'oggetto deve essere non nulla perché uno su do è indefinito quando l'oggetto siede nel piano della lente. Invii un corpo JSON con due numeri finiti obbligatori: focal_length per f e object_distance per do. Gli alias f e focalLength sono accettati per la distanza focale; gli alias do, u, s_o e objectDistance per la distanza dell'oggetto, così fogli di calcolo, stringhe di interrogazione e moduli tipizzati possono riutilizzare lo stesso contratto. Ogni campo può arrivare come numero JSON o come stringa decimale numerica, inclusi segni iniziali opzionali e notazione scientifica. Campi mancanti, stringhe vuote, token non numerici, Infinity e NaN falliscono con invalid_input nominando il campo. Il fallimento distintivo che questo endpoint esiste per intercettare è object_distance uguale a focal_length: è il caso dell'oggetto sul piano focale, raggi uscenti paralleli e distanza dell'immagine infinita. Il gestore lancia invalid_input con un messaggio che object_distance non deve eguagliare focal_length, e quel fallimento non viene fatturato. In caso di successo il corpo ripete focal_length e object_distance arrotondati, l'image_distance calcolata arrotondata a dieci decimali per goldens stabili, image_type reale quando di è positiva o virtuale quando di è negativa, e la stringa di formula uno su f uguale a uno su do più uno su di. Abbini la risposta al proprio schizzo di raggi se Le serve un diagramma; questo endpoint risolve l'equazione solo per di e non emette ingrandimento, etichette di orientamento né grafici.
Dove un risolutore dell'equazione della lente sottile merita il proprio posto
Gli studenti incontrano l'equazione della lente sottile quando un compito chiede la posizione dell'immagine dati f e do, quando un laboratorio chiede di prevedere di prima di misurarla su un banco ottico, o quando un problema da concorso vuole il risultato gaussiano senza un diagramma completo dei raggi. I docenti possono pregenerare chiavi di correzione per lunghezze modeste senza fidarsi di applicazioni calcolatrici opache che cambiano in silenzio la convenzione dei segni o restituiscono Infinity come carico di successo. I generatori di esami necessitano di un oracolo deterministico che segni come errato il caso do uguale a f invece di restituire in silenzio un numero enorme che un correttore difettoso potrebbe trattare come successo. La convalida fallita non consuma saldo. I quaderni di ingegneria riducono spesso il tracciato di una fotocamera o di un proiettore a un solo elemento a questa identità prima di passare alla progettazione a più elementi; chiamare una piccola API parse evita di trascinare un'intera suite di progettazione ottica per un problema a due numeri. Poiché l'implementazione è parse di livello A, ogni chiamata riuscita costa il prezzo base pubblicato $0.002 senza token di modello e senza rete in uscita. Tenga le richieste piccole, fissi l'image_distance arrotondato nei test e otterrà posizioni d'immagine gaussiane riproducibili per i compiti, i plugin LMS e i worker di bordo senza erigere una propria infrastruttura di tracciamento dei raggi.
Casi di integrazione
Script e widget di ottica
Risolva 1/f = 1/do + 1/di per di in quaderni, fixture di CI e dimostrazioni didattiche senza importare una libreria completa di progettazione ottica.
Domande tecniche
Che cos'è l'equazione della lente sottile?
L'identità gaussiana 1/f = 1/do + 1/di che collega distanza focale, distanza dell'oggetto e distanza dell'immagine di una sola lente sottile. Questo risolutore la riordina in di = f·do/(do − f).
Come si calcola la distanza dell'immagine da f e do?
Invii numeri finiti non nulli focal_length e object_distance (stessa unità di lunghezza). L'API restituisce image_distance e un image_type reale (di > 0) o virtuale (di < 0).
Che cosa accade quando la distanza dell'oggetto uguaglia la distanza focale?
Il compito fallisce con invalid_input. Quando do = f l'oggetto si trova sul piano focale, i raggi uscenti sono paralleli e la distanza dell'immagine è infinita, quindi non viene restituito un risultato JSON finito.
Quanto costa il risolutore dell'equazione della lente sottile?
Lo strumento del browser è gratuito. Le richieste API usano il saldo prepagato KIT a $0.002 per chiamata riuscita; l'ingresso non valido non viene fatturato.