Lentile: tipuri de lentile (fizica). Tipuri de lentile de colectare, optice și împrăștiere. Cum se determină tipul de obiectiv?

Lentilele, de regulă, au o suprafață sferică sau sferică. Ele pot fi concave, convexe sau plate (raza este egală cu infinitul). Ele au două suprafețe prin care trece lumina. Ele pot fi combinate în moduri diferite, formând diferite tipuri de lentile (fotografia este prezentată în continuare în articol):

• Dacă ambele suprafețe sunt convexe (curbate spre exterior), partea centrală este mai groasă decât la margini.
• O lentilă cu o sferă convexă și concavă se numește menisc.
• O lentilă cu o suprafață plană se numește plane-concavă sau plană-convexă, în funcție de natura celeilalte sfere.

Cum se determină tipul de obiectiv? Să ne ocupăm mai mult de acest lucru.

Lentile de colectare: tipuri de lentile

Indiferent de combinația de suprafețe, dacă grosimea lor în partea centrală este mai mare decât la margini, ele sunt numite colectoare. Aveți o distanță focală pozitivă. Există următoarele tipuri de lentile de colectare:

• plano-convex,
• biconvexă,
• concav-convex (menisc).

Ele sunt de asemenea numite "pozitive".

Lentile dispersive: tipuri de lentile

Dacă grosimea lor în centru este mai subțire decât la margini, ele sunt numite scatterers. Au un negativ distanța focală. Există astfel de tipuri de dispersoare:

• plano-concave,
• biconcave,
• convex-concav (menisc).

Ele sunt de asemenea numite "negative".

Concepte de bază

Lungile de la o sursă punctuală diferă de la un punct. Ele sunt numite un pachet. Când un fascicul intră în obiectiv, fiecare fascicul este refractat, schimbându-și direcția. Din acest motiv, fasciculul poate lăsa obiectivul mai mult sau mai puțin divergent.

Unele tipuri de lentile optice modifică direcția razele astfel încât acestea să se convertească la un punct. Dacă sursa de lumină este dispusă cel puțin la distanța focală, fasciculul converge într-un punct care, cel puțin la aceeași distanță.

Imagini reale și imaginare

O sursă punctuală de lumină se numește un obiect real, iar punctul de convergență a fasciculului de raze care iese din lentilă este imaginea sa reală.

Este importantă o serie de surse punctuale, distribuite pe o suprafață plană, de regulă. Un exemplu este o imagine pe geamul mat, evidențiat în spate. Un alt exemplu este o bandă de film, iluminată din spate, astfel încât lumina din ea să treacă printr-o lentilă, înmulțind imaginea pe un ecran plat.

În aceste cazuri se vorbește despre un avion. Punctele de pe planul imaginii 1: 1 corespund punctelor din planul obiectului. Același lucru este valabil și pentru figurile geometrice, deși imaginea rezultată poate fi inversată în raport cu obiectul de sus în jos sau de la stânga la dreapta.

Convergența razelor într-un singur punct creează o imagine reală, iar discrepanța este imaginară. Când este clar descris pe ecran - este real. Dacă imaginea poate fi observată, doar privirea prin lentilă în direcția sursei de lumină, se numește imaginar. Reflecția în oglindă este imaginară. O imagine care poate fi văzută și printr-un telescop - de asemenea. Dar proiecția lentilei camerei pe film oferă o imagine reală.

Distanța focală

Obiectivul obiectivului poate fi găsit prin trecerea unui fascicul de raze paralele prin acesta. Punctul în care se convertesc va fi punctul central al lui F. Distanța de la punctul focal la obiectiv este numită distanța focală f. Radiațiile paralele pot fi, de asemenea, ratate de cealaltă parte și astfel găsim F din ambele părți. Fiecare obiectiv are două F și două f. Dacă este relativ subțire în comparație cu lungimile focale, atunci acestea sunt aproximativ egale.

Divergență și convergență

Distanța focală pozitivă este caracterizată de lentilele de colectare. Tipurile de lentile de acest tip (plano-convexe, biconvexe, meniscus) reduc razele care ies din ele, mai mult decat au fost reduse pana inainte. Obiectele de colectare pot forma atât o imagine reală cât și imaginară. Primul este format numai dacă distanța dintre obiectiv și obiect depășește lungimea focală.

Lungimile focale negative sunt caracterizate prin dispersarea lentilelor. Tipurile de lentile de acest tip (flat-concave, biconcave, menisc) diluează razele mai mult decât au fost divorțate înainte de a le atinge suprafața. Lentilele dispersive creează o imagine imaginară. Și numai atunci când convergența razei incidentului este semnificativă (se converg undeva între lentilă și punctul focal de pe partea opusă), razele formate se pot converge, formând o imagine reală.

Diferențe importante

Ar trebui să fie foarte atent pentru a distinge convergență sau divergență de convergență grinzi sau lentile de divergență. Tipurile de lentile și grinzi luminoase pot să nu coincidă. Raze asociate cu un punct obiect sau o imagine, sunt numite divergente în cazul în care „fug“ și convergent în cazul în care „adună“ împreună. În orice coaxial sistem optic axa reprezintă calea razelor. Fasciculul de-a lungul acestei axe trece fără nici o schimbare în sensul de mișcare din cauza refracției. Aceasta, de fapt, o definiție bună a axei optice.

O rază care este separată de axa optică cu distanța se numește divergentă. Iar cel care se apropie de el se numește convergent. Radiațiile paralele cu axa optică au convergență zero sau divergență. Astfel, atunci când se vorbește despre convergența sau divergența unei singure raze, aceasta este corelată cu axa optică.

Unele tipuri de lentile, a căror fizică este astfel încât fasciculul deviază mai mult spre axa optică, colectează. În ele, razele convergente converg și mai mult, iar razele divergente se retrag mai puțin. Ei chiar sunt capabili, dacă puterea lor este suficientă pentru a face ca fasciculul să fie paralel sau chiar convergent. În mod similar, dispersorul poate dilua razele divergente chiar mai mult, iar cele convergente pot fi paralele sau divergente.

Lămpi de mărire

Un obiectiv cu două suprafețe convexe este mai gros la centru decât la margini și poate fi folosit ca o lupă sau o lupă simplă. În același timp, observatorul îl privește într-o imagine imaginară și mărită. Cu toate acestea, obiectivul camerei foto formează o dimensiune reală, de obicei redusă, pe film sau senzor în comparație cu obiectul.

ochelari

Capacitatea unei lentile de a schimba convergența luminii se numește puterea ei. Se exprimă în dioptrii D = 1 / f, unde f este lungimea focală în metri.

La o lentilă cu o forță de 5 dioptere f = 20 cm Este dioptrul care indică oculistul, scriind ochelarii de prescripție medicală. Spune, a înregistrat 5.2 dioptrii. În atelier, luați un stoc de 5 dioptrii obținut la fabricație și lustruiți o mică suprafață pentru a adăuga 0,2 dioptrii. Principiul este acela că, pentru lentilele subțiri în care două sfere sunt situate aproape una de cealaltă, se observă regula, conform căreia forța lor totală este egală cu suma dioptrărilor fiecărui: D = D₁ + D₂.

Tubul Galileo

În vremurile lui Galileo (începutul secolului al XVII-lea), punctele din Europa erau disponibile pe scară largă. Acestea, de regulă, au fost făcute în Olanda și distribuite de vânzătorii de stradă. Galileo a auzit că cineva din Țările de Jos a pus două tipuri de lentile în tub, astfel încât obiectele îndepărtate păreau mai mari. El a folosit un obiectiv de colectare cu focalizare lungă la un capăt al tubului și un ocular cu difuzie de focalizare la celălalt capăt. În cazul în care distanța focală a cristalinului este egal cu f_o și ocularul f_e, atunci distanța dintre ele trebuie să fie f_o-f_e, și forța (mărirea unghiulară) f_o/ f_e. O astfel de schemă este numită conducta galileană.

Telescopul are o creștere de 5 sau 6 ori, comparabilă cu binoclul de mână modern. Acest lucru este suficient pentru mulți interesanți observații astronomice. Puteți vedea cu ușurință craterele lunare, patru luni ale lui Jupiter, inele ale lui Saturn, faze ale lui Venus, nebuloase și grupuri de stele, precum și stele slabe în Calea Lactee.

Telescopul lui Kepler

Kepler a auzit despre toate acestea (el și Galileo au fost în corespondență) și a construit un alt tip de telescop cu două lentile de colectare. Cel cu o distanță focală mare este obiectivul, iar cel cu o distanță focală mai mică este un ocular. Distanța dintre ele este f_o + f_e, iar mărirea unghiulară este f_o/ f_e. Acest telescop tip Keplerian (sau astronomic) creează o imagine inversată, dar pentru stele sau lună nu contează. Această schemă a oferit o iluminare mai uniformă a câmpului de vedere decât telescopul galilean și a fost mai convenabil de utilizat, deoarece permitea să păstrați ochii într-o poziție fixă ​​și să vedeți întregul câmp de vedere de la margine la margine. Dispozitivul a permis obținerea unei creșteri mai mari decât a țevii Galileo, fără deteriorarea gravă a calității.

Ambele telescoape suferă de aberații sferice, ca urmare a faptului că imaginile nu sunt pe deplin focalizate și aberație cromatică, creând un halo. Kepler (și Newton) au crezut că aceste defecte nu pot fi depășite. Ei nu au presupus că sunt posibile tipuri de lentile achromatice, ale căror fizici vor fi cunoscute abia în secolul al XIX-lea.

Telescoape de oglindă

Gregory a sugerat că oglinzile pot fi folosite ca lentile telescopice, deoarece nu există nici o muchie de culoare în ele. Newton a profitat de această idee și a creat o formă de telescop Newtonian dintr-o oglindă concavă din argint și un ocular pozitiv. El a predat mostra Societății Regale unde este încă.

Un telescop cu o singură lentilă poate proiecta o imagine pe un ecran sau film. Pentru o mărire corespunzătoare, este necesară o lentilă pozitivă cu o lungime focală mare, de exemplu, 0,5 m, 1 m sau mai mulți metri. Acest aranjament este adesea folosit în fotografierea astronomică. Pentru persoanele care nu cunosc optica, poate părea o situație paradoxală, când un obiectiv mai slab cu focalizare lungă dă o creștere mai mare.

sfere

Sa sugerat că culturile antice ar fi putut avea telescoape, pentru că au făcut mici bile de sticlă. Problema este că nu se știe pentru ce au fost folosite și cu siguranță nu au putut sta la baza unui telescop bun. Bilele ar putea fi folosite pentru a crește obiectele mici, dar calitatea a fost greu satisfăcătoare.

Lungimea focală a sferei ideale de sticlă este foarte scurtă și formează o imagine reală foarte apropiată de sferă. În plus, aberațiile (distorsiuni geometrice) sunt semnificative. Problema constă în distanța dintre cele două suprafețe.

Cu toate acestea, dacă faceți o canelură ecuatorială adânc pentru a bloca razele, care provoacă defecte de imagine, se pare lupă mediocră într-o amendă. Această decizie este atribuită Coddington, o lupei de numele său poate fi achiziționat astăzi la un mic lupe de mână pentru a studia obiecte foarte mici. Dar dovada că acest lucru a fost făcut înainte de secolul al 19-lea, nr.