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行前物理|澳洲、加拿大的等不同省份的大学预科教材都在讲啥?

作者: 2021-03-10 13:36 来源:杭州编辑
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在去国外之前, 同学们一定是要修相应的非英语学科并且通过考试, 如果你爱好学习理科,物理是个不错的选择~


物理是一门非常严谨、启发性强的学科, 在一定的语言基础下, 学习起来是非常有成就感的。学好物理要做好两点:


1

充分理解特定物理量定义、物理现象以及物理实验,并具备一定的重述能力。

2

牢记所有公式、常量, 并具备将这些知识点转化到具体的不同情境之中。


目前国内教育资源主要集中在初高中课程为英国的igCSE, A-level, 以及美国的AP。同时,为了今后物理方向的学习, 或满足部分学校的学生需求, 我跑去涉猎了更加的教材, 如澳洲、加拿大的等不同省份的大学预科教材, 发现了更精彩的物理世界。结合前面的“两个学好物理的关键点”,通过具体的例子给大家展示一些有趣的“热知识”。


01

理解、重述

Q:uestion: How to choose the suitable glasses for shortsighted people? (Advanced Optics)

微信图片_20210310133448.png


常识:这张图想必大部分同学都是见过的, 它解释了由于近视的原因并且给出了对策。


上半张表述了:由于晶状体(lens, 可以被视为凸透镜 convex lens)的曲率( curvature)增加, 导致了物体的像(image)呈现到了视网膜(retina)靠前的位置,导致了近视患者看东西不清楚。下半张表述了:通过凹透镜镜片(concave lens)将光进行散射后,抵消了由于晶状体曲率增加所导致的成像(image)提前。


但是, 仅仅知道这一点, 我们就能选择正确的眼镜了吗?


当然不能。视网膜到晶状体的距离是因人而异的,不能标准化。因此我们需要额外的知识来更好的去理解近视眼镜的工作原理。



进阶 I:  Lens formula for concave lens

微信图片_20210310133501.png

通过简单的数学, 我们可以得到高斯成像公式: 1/u+1/v=1/f

u: the distance of object, v: the distance of image, f: focal length


即: 物距的倒数与像距的倒数之和等于焦距的倒数。在应用这个公式的时候, 我们需要特别铭记一点, 我们在做凹透镜的计算时,像距要取负值。



进阶 II:

所有的近视眼患者都会有一个最远的可观测距离 (或 uncorrected near point ;在眼镜放松的状态下,通常为 10cm - 50cm), 我们只要将相对遥远的物体(看不见的物体, 通常距离默认为无穷大∞)通过凹透镜让它成像在这个可观测距离以内,自然就可以看清楚他了。

微信图片_20210310133509.png


借助我们的高斯成像公式1/u+1/v=1/f, 便可以解决这个题目了。在这里f就是我们要选取的凹透镜的焦距, 这里面的v就是我们的眼睛的最远可观测距离(做题时要记得取负值),这里的u选取无穷大∞就行(100m的物距在50cm的像距前确实显得无穷大)。


进阶 III:

透镜度P (Power of a lens) 即是我们选择透镜的一个标准参考量, 其单位为D (Diopter)。我们通过公式P=1/ f (focal length )得到他的数值(在选取f的值的时候记得要转换为米来进行计算)。


因而, 我们只要去眼镜店根据自己计算的答案(透镜度P)来选取眼镜或是隐形眼镜就行了。


02

牢记、转化


我们看一道具体的题目:

What power lens is needed to correct for a short-sighted suffer whose uncorrected near point is 25 cm?

01

Step 1, 根据题目要求, 我们可以辨析出这是一道算透镜度P的题目。P= 1/ f


02

Step 2, 为了求得 f , 我们可以采用高斯成像公式进行计算  1/u+1/v=1/f


03

Step 3, 在选取参数的时候, 进一步发现这是为了给shortsightedness (近视) 的患者制定的眼镜。在选取相距v的时候,使用负值,即 -25 cm


04

Step 4, 代入公式求得 P= - 4D。



其他的知识点也是同理,只要我们能够掌握原理、辨析知识点,物理会变得非常简单、有魅力。


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