光学
眼睛与光学仪器
考察凸透镜与眼模型的成像：改变物距与焦距确定像的性质。验证薄透镜公式 与放大率。
⚠ 切勿将望远镜或双筒镜对准太阳——可能造成永久失明。
器材
- 光线通过透镜/眼睛的3D模型（两幅图）
- 入射角、折射率与焦距滑块
- 像位置读数与虚拟视网膜
实验步骤
光线通过曲面
在图1中保持折射率1.5，改变「入射角」：穿过曲面的光线向轴偏折。缩短/加长「焦距」可见会聚强弱变化——焦距短意味着曲率大、透镜「更强」。
验证薄透镜公式
把物体置于若干距离 d（焦距 f 内外），读像距 d'。d > f 时检验 （倒立实像），d < f 时观察正立放大虚像——放大镜模式。
眼模型与调节
在图2中改变「焦距」模拟晶状体曲率变化：看远物需大 f（晶状体扁平），看近物需短 f（晶状体鼓起）。注意视网膜上的像总是倒立实像——大脑把它「转正」。
预测各光学仪器
预测放大镜（d < f）、显微镜（短 f 物镜成放大实像，目镜作放大镜）、望远镜（远处物体→像在焦平面）的构型。按预测设滑块并用光路验证。
模拟
实验历史
伊本·海赛姆（阿尔哈曾）约1011–1021年写成《光学之书》，实验证明光是从物体进入眼睛——而非希腊人所认为的眼睛发出视线——并描述了暗箱成像。眼镜13世纪末出现在意大利；显微镜和望远镜约1600年出现于荷兰，伽利略1609–10年把望远镜转向天空，发现崎岖的月面和木星卫星——成为天文学革命的杠杆。
牛顿1666年证明白光是各色混合、棱镜按折射率分光——这也是他制造反射望远镜以避开色差的原因。对眼睛调节（晶状体改变曲率）的认识在19世纪由亥姆霍兹完善；薄透镜公式 从开普勒–笛卡尔的几何光学演变为现代形式。