Заломлення світла в збирає лінзі. Заломлення світла в лінзах
заломлення світла - зміна напрямку поширення оптичного випромінювання (світла) при його проходженні через кордон розділу двох середовищ.
Закони заломлення світла:
1) Промінь падаючий, промінь переломлений і перпендикуляр, восставленний в точку падіння до межі поділу двох середовищ, лежать в одній площині .
2) Ставлення синуса кута падіння до синуса кута заломлення є величина постійна для даної пари середовищ. Ця постійна називається показником заломлення n 21 другого середовища відносно першого:
Показник заломлення середовища щодо вакууму називається абсолютним показником заломлення. Закон Снелла-Декарта. Падаючий промінь, нормальна лінія іпереломлені промінь знаходяться в одній площині. Знаючи, що кут падіння становить 30 °, а переломлення становить 22 °, за допомогою таблиці показників заломлення, представленої в цьому розділі, визначте, що представляє собою рідку речовину, про який йде мова. Повне відображення і кут кордону. Потім проаналізуємо, що може статися, коли світло переходить з більш заломлюючої середовища в менш заломлення середу, таку як скло і повітря.
Відносний показник заломлення двох середовищ дорівнює відношенню їх абсолютних показників заломлення n 21 \u003d n 2 / n 1
Абсолютним показником заломлення середовища називається величина n, що дорівнює відношенню швидкості з електромагнітних хвиль в вакуумі до їх фазової швидкості v в середовищі n \u003d c / v
3) Промінь світла, що падає на поверхню розділу двох середовищ перпендикулярно поверхні, проходить в інше середовище, що не заломлюючись.
Ми можемо бачити, що одна частина світла є відбиває, а інша заломлюючись. Збільшуючи кут падіння, кут заломлення може бути дорівнює 90 °. В описаній ситуації кут падіння називається граничним кутом. все падаючі світлові хвилі відображаються. Визначте показник заломлення твердого тіла щодо рідини. Оптичне волокно можна порівняти з мідним дротом, який передає електричну енергію, але в основному складається зі скла і передає світлову енергію. Оптичне волокно складається зі скляного сердечника з високим показником заломлення і оболонки зі скла з більш низьким показником заломлення.
4) Падаючий і заломлений промені оборотні: якщо падаючий промінь направити по шляху переломленого променя, то переломлений промінь піде по шляху падаючого променя.
Повне внутрішнє віддзеркалення - відбиття світла на поверхні розділу двох прозорих речовин, що не супроводжується заломленням. Повне внутрішнє віддзеркалення відбувається при падінні пучка світла на поверхню, що відокремлює дане середовище від іншої, оптично менш щільного середовища, коли кут падіння більше граничного кута заломлення.
Світловий промінь, що проникає в волокно, піддається повторним повним відображенням на розділовій поверхні двох типів скла і, таким чином, поширюється на великі відстані з дуже невеликими втратами енергії. Оптичне волокно має застосування в телекомунікаціях, медицині і т.д. в телекомунікації оптична нитка може передавати більше десяти тисяч одночасних телефонних дзвінків, що полегшує цей тип роботи, все більш затребуваний світовим обчислювальним обладнанням. Передача сигналів між комп'ютерами і системами по телефону стає звичайним явищем.
Хід променів в лінзі.
Лінзою називається прозоре тіло, обмежене двома сферичними поверхнями. Якщо товщина самої
лінзи мала в порівнянні з радіусами кривизни сферичних поверхонь, то лінзу називають тонкої.
Лінзи бувають збирають і розсіюють. збирають (Позитивні) лінзи - це лінзи, що перетворюють пучок паралельних променів в сходиться. розсіюють (Негативні) лінзи - це лінзи, що перетворюють пучок паралельних променів в розходиться. Лінзи, у яких середини товщі ніж краю - збирають, а у яких товщі краю - розсіюють.
Наприклад, Інтернет може підключати комп'ютери по всьому світу до безлічі інформації, що міститься на кожному з інших комп'ютерів, підключених до Мережі. Іншим поширеним застосуванням волоконної оптики, в даний час розширюється, є передача програм оптичного кабельного телебачення. Також використовується в медицині, оптична нитка може легко проникати в організм людини, переносячи оптичні сигнали, які дозволяють хірургічні маніпуляції і обстеження різних типів. Читайте про розсіюванні світла в кольоровому Зачароване.
Пряма, що проходить через центри кривизни O1 і O2 сферичних поверхонь, називається головною оптичною віссю лінзи. У разі тонких лінз наближено можна вважати, що головна оптична вісь перетинається з лінзою в одній точці, яку прийнято називати оптичним центром лінзи O. Промінь світла проходить через оптичний центр лінзи, не відхиляючись від первинного напряму. Всі прямі, що проходять через оптичний центр, називаються побічними оптичними осями.
Атмосферна рефракція Земна атмосфера розріджена на великих висотах і щільна на малих висотах. Ми знаємо, що показник заломлення більше, чим вище щільність; тому світло зірки, що спостерігається на Землі, заломлюється, коли він перетинає шари атмосфери і, отже, відходить від свого первісного напрямку, поки не досягне спостерігача. Світловий промінь, що йде з дна басейну, досягає плоскій поверхні води, як показано на малюнку збоку. Частина світла відбивається, а частина заломлюється в повітрі.
З огляду на показник заломлення води як 1, 3, ми запитуємо, відповідно: чи зможуть два приймача отримати сигнал? На якій довжині хвилі сигнал досягне підводного човна? Яка з опцій правильно представляє шлях світлового променя через краплю? Хоча вони не знають, що показник заломлення води дорівнює 1, 33, вони знають з досвіду свого дня-адіі закон заломлення, і тому вони можуть робити свою риболовлю. Зображення, наведене вище, є тільки схематичним. Це уявлення індійця про становище риби.
Якщо на лінзу направити пучок променів, паралельних головній оптичній осі, то після проходження через лінзу промені (або їх продовження) зберуться в одній точці F, яка називається головним фокусом лінзи. У тонкої лінзи є два головних фокусу, розташованих симетрично на головній оптичній осі щодо лінзи. У збирають лінз фокуси дійсні, у розсіюють - уявні. Пучки променів, паралельних одній з побічних оптичних осей, після проходження через лінзу також фокусуються в точку F ", яка розташована при перетині побічної осі з фокальною площиною Ф, тобто площиною, перпендикулярної головної оптичної осі і проходить через головний фокус. Відстань між оптичним центром лінзи O і головним фокусом F називається фокусною відстанню. Воно обозначаетcя тієї ж буквою F. у збирає лінзи вважають F\u003e 0, у розсіює F< 0.
Врахуйте, що риба практично зупинена в цьому положенні. Рибак в човні дивиться вертикально вниз в чисті і спокійні води. Він бачить рибу, яка знаходиться на відстані 30 см від вільної поверхні води. Наскільки глибоко знайдена риба? 4. Дано: відносний показник заломлення води до повітря 3 На малюнку зліва показаний промінь світла, що падає на скляну стінку, яка відокремлює повітря і воду. світло надсилається оптичним волокном в орган, не виходячи зі стін нитки. Зображення об'єкта, наданого плоским дзеркалом, завжди буде такого ж розміру, як і об'єкт.
Величину D, зворотний фокусної відстані, називають оптичною силою лінзи. Одиницею вимірювання оптичної сили в СІ є діоптрій (дптр).
Хід променів в лінзах
Основна властивість лінз - здатність давати зображення предметів. Зображення бувають прямими або перевернутими, дійсними або уявними, збільшеними або зменшеними.
Сферичні дзеркала малої апертури з падаючими променями поблизу головної осі і злегка нахилені відносно цієї ж осі, є практично стигматичні системами. Сферичні лінзи Віддзеркалення світла на сферичній кордоні призводить до різких зображень об'єктів, що призводить до використання сферичних дзеркал. Переломлення на сферичної кордоні також призводить до утворення зображень, що призводить до використання сферичних лінз. Сферична лінза представляє собою набір з трьох однорідних і прозорих середовищ, розділених двома який плоскими поверхнями.
Положення зображення і його характер можна визначити за допомогою геометричних побудов. Для цього використовують властивості деяких стандартних променів (чудових променів), хід яких відомий. Це промені, що проходять через оптичний центр або один з фокусів лінзи, а також промені, паралельні головній або однієї з побічних оптичних осей. Побудова зображення в тонкій лінзі:
Поверхні поділу лінз називаються гранями. Межі лінзи або сферичні, або одне сферичні, а інше - плоске. Лінзи використовуються в численних оптичних приладах, наприклад, в окулярах, окулярах, биноклях, лупах і мікроскопах. Об'єкти, які ми розглядаємо тут, - це ті, які мають однакові екстремальні середні, а проміжний - більш витончений. Найбільш поширеними є скляні лінзи, занурені в повітря. Основні геометричні елементи лінз показані нижче. Типи лінз Ми можемо виділити дві групи лінз: сходяться лінзи, які сходяться на падаючому світловому пучку, паралельному основний осі, і лінзах розходяться, які розходяться від падаючого променя паралельно головній осі.
1. Луч, паралельний головній оптичній осі, проходить через точку головного фокуса.
2. Луч, паралельний побічної оптичної осі, проходить через побічний фокус (точку на побічної оптичної осі).
3. Луч, що проходить через оптичний центр лінзи, які не заломлюється.
4. Дійсне зображення - перетин променів. Уявне зображення - перетин продовжень променів
Нижче наведено типи лінз, розділених по групах: двоопуклі угнутоопуклі плоскі опуклі двоопуклі опуклі увігнуті плоскі увігнуті лінзи називаються тонкими лінзами, товщина яких набагато менше радіусів кривизни граней. Тільки тонкі лінзи створюють чіткі зображення; стігматічни. Ми представляємо тонку лінзу наступним чином: тонка лінза сходиться тонка лінза розходиться. Глава 14 Точка перетину лінзи з головною віссю називається оптичним центром. Фокусування тонкої сферичної лінзи.
Ця точка - фокусна зображення об'єктива. Відстань між фокусом і об'єктивом - це фокусна відстань об'єктива. Якщо ми помістимо на головну вісь конвергентної лінзи джерело точкового світла, джерело якого знаходиться в фокусі лінзи, у нас буде що виникає світло в промені, паралельному основний осі лінзи. Фокус-об'єкт - це точка на іншій стороні об'єктива, на тій же відстані, що і фокус-зображення. У розходиться лінзі фокуси є віртуальними, тому що вони знаходяться на перетині продовжень світлових променів.
збирає лінза
1. Якщо предмет розташовується за подвійним фокусом.
Щоб побудувати зображення предмета, потрібно пустити два променя. Перший промінь проходить з верхньої точки предмета паралельно головній оптичній осі. На лінзі промінь заломлюється і проходить через точку фокусу. Другий промінь необхідно направити з верхньої точки предмета через оптичний центр лінзи, він пройде, не поламав. На перетині двох променів ставимо крапку А '. Це і буде зображення верхньої точки предмета. Точно так же будується зображення нижньої точки предмета. В результаті побудови виходить зменшене, перевернуте, дійсне зображення.
Згоден, що для сходящейся лінзи, що має реальні фокуси, фокусна відстань позитивне; для розбіжної лінзи, яка має віртуальні фокуси, фокусна відстань негативне. 227 Глава 14 В разі сходящейся або розходиться лінзи промінь світла, що проходить через оптичний центр об'єктива, буде відхилятися. Якщо одна з представлених лінз занурена в більш тонку середу, ніж середовище, яке її становить, об'єктив буде піддаватися розвороту в своєму оптичному поведінці. Для сходящейся лінзи позитивна позитивність, як і фокусна відстань; для розбіжної лінзи, відхилення негативно.
2.Якщо предмет розташовується в точці подвійного фокуса.
Для побудови необхідно використовувати два променя. Перший промінь проходить з верхньої точки предмета паралельно головній оптичній осі. На лінзі промінь заломлюється і проходить через точку фокусу. Другий промінь необхідно направити з верхньої точки предмета через оптичний центр лінзи, він пройде через лінзу, що не поламав. На перетині двох променів ставимо крапку А1. Це і буде зображення верхньої точки предмета. Точно так же будується зображення нижньої точки предмета. В результаті побудови виходить зображення, висота якого збігається з висотою предмета. Зображення є перевернутим і дійсним
Розширення світлових променів перетинається в точці 20 см від оптичного центру лінзи. Визначте фокусну відстань і близькість лінзи. Рішення Фокусна відстань об'єктива одно модулю відстані, що відокремлює точку від основної осі, де виступи виникають світлових променів проходять до оптичного центру лінзи. Знаючи, що лінза занурена в повітря, коефіцієнт заломлення якого дорівнює 1, 0, а показник заломлення лінзи дорівнює 1, 5, визначають фокусна відстань і близькість лінзи. Між ними джерело світла з незначними розмірами встановлюється відповідним чином, так що виникає промінь складається виключно з променів, паралельних головній осі.
3. Якщо предмет розташовується в просторі між фокусом і подвійним фокусом
Для побудови необхідно використовувати два променя. Перший промінь проходить з верхньої точки предмета паралельно головній оптичній осі. На лінзі промінь заломлюється і проходить через точку фокусу. Другий промінь необхідно направити з верхньої точки предмета через оптичний центр лінзи. Через лінзу він проходить, не поламав. На перетині двох променів ставимо крапку А '. Це і буде зображення верхньої точки предмета. Точно так же будується зображення нижньої точки предмета. В результаті побудови виходить збільшене, перевернуте, дійсне зображення
Визначте положення між об'єктивом і дзеркалом, в якому повинен розташовуватися точкове джерело, склавши схему ситуації. Використовуючи діаграму, покажіть відстань між вершиною дзеркала і оптичним центром об'єктива. Геометричне визначення зображень на лінзах Зображення, отримане тонкої сферичної лінзою, визначається світлом, який залишає об'єкт перед обличчям і проходить через об'єктив. Для цього достатньо розглянути світловий промінь, паралельний головній осі, який переломлюється в напрямку фокуса і світлового променя в напрямку оптичного центру.
розсіюючої лінза
Предмет розташовується перед розсіює лінзою.
Для побудови необхідно використовувати два променя. Перший промінь проходить з верхньої точки предмета паралельно головній оптичній осі. На лінзі промінь заломлюється таким чином, що продовження цього променя піде в фокус. А другий промінь, який проходить через оптичний центр, перетинає продовження першого променя в точці А ', - це і буде зображення верхньої точки предмета.Такім же чином будується зображення нижньої точки предмета. В результаті виходить пряме, зменшене, уявне зображення. При переміщенні предмета щодо розсіює лінзи завжди виходить пряме, зменшене, уявне зображення. При переміщенні предмета щодо розсіює лінзи завжди виходить пряме, зменшене, уявне зображення.
Для сходящейся лінзи дві контрольні точки, розташовані на головній осі, використовуються на відстані, вдвічі перевищує фокусну відстань, згідно діаграмі збоку. Для об'єкта, поміщеного перед об'єктом основної точки, сформований зображення є реальним, інвертованим і меншим, ніж об'єкт. Ця оптична система використовується, наприклад, в камерах і відеокамерах. Для цих пристроїв сходиться лінза створює на плівці фактичне, Інвертований, менше зображення, ніж об'єкт перед ним.
Іншим важливим прикладом є сам очної яблук, який має кілька елементів, які функціонують як сходяться лінзи з функцією проектування реального, перевернутого зображення і меншого, ніж реальний об'єкт на сітківку. Для об'єкта, розташованого між основною точкою проти об'єкта і фокусом об'єктива, ми формуємо реальне зображення, Інвертований і більше, ніж об'єкт. Прикладами застосування цих лінз є проекційні машини проекторів і кінематографічні проектори.
Положення зображення і його характер (дійсне або уявне) можна також розрахувати за допомогою
формули тонкої лінзи. Якщо відстань від предмета до лінзи позначити через d, а відстань від лінзи до зображення через f, то формулу тонкої лінзи можна записати у вигляді:
Величини d і f також підкоряються певним правилом знаків: d\u003e 0 і f\u003e 0 - для дійсних предметів
На попередньому малюнку ми бачимо схему збільшувального скла або збільшувальною лінзи, що складається з сходящейся лінзи, об'єкта, що знаходиться між об'єктним фокусом і об'єктивом. Отримане зображення є віртуальним, правильним і більшим, ніж об'єкт. Алгебраїчні відносини зображень в лінзах Як і в разі дзеркал, ми можемо алгебраїчно визначити розмір зображення, створюваного лінзою. Для досягнення цієї мети ми застосували гауссову схему відліку. Визначте, на якій відстані від об'єктива повинен бути розміщений екран, щоб отримати реальне і чітке зображення об'єкта, а також лінійне поперечний збільшення.
(Тобто реальних джерел світла, а не продовжень променів, що сходяться за лінзою) і зображень; d< 0 и f < 0 – для мнимых источников и изображений.
геометрична оптика вивчає закони поширення світла, розглянемо основні моменти цієї науки по відношенню отримання фотографій. Це дозволить глибше зрозуміти процеси, які протікають в вашому фотоапараті.
Рішення Метою машини є сходящаяся лінза або набір з них. Зображення повинно утворюватися на плівці, щоб зображення було різким. Для об'єктів на великій відстані можна вважати, що відстань набагато більше фокусної відстані об'єктива. Рішення Оскільки збільшувальне скло являє собою сходящуюся лінзу, об'єкт повинен розташовуватися між фокусом і оптичним центром. Визначте положення, в якому повинен бути розміщений слайд, щоб зображення можна проектувати на екран на відстані 1, 0 м від об'єктива.
Студент хоче провести експеримент, який полягає в тому, щоб висвітлити ігрову паличку, концентруючись за допомогою тільки лінзи, променя сонячного світла на голові цього палиця. Яке фокусна відстань об'єктива в см, знаючи, що зображення в 5 разів більше, ніж об'єкт? Для того щоб зображення об'єкта завжди формувалося в сітківці, необхідно, щоб мінливість очного яблука змінилася. Дуже віддалений об'єкт може наблизитися до спостерігачеві в найближчу точку, мінімальна відстань, необхідне для різного зору.
Слово «фотографія» означає писати за допомогою світла (від грец. «Фотос» - світло і «Граф» - писати). Дійсно, фотографія як метод отримання стійких зображень використовує багато фізичні та хімічні властивості світла. За допомогою фізичних властивостей світла виходить оптичне зображення знімаються предметів, а при хімічному впливі світла це зображення закріплюється і робиться стійким.
ПРИРОДА СВІТЛА
Світло подібно звуку має хвильову природу. Хвилі, утворені переміщаються згущеннями і розрідження повітря внаслідок механічного коливання будь-якого предмета, називаються звуковими, а світлові є електромагнітними хвилями, що поширюються зі швидкістю 300 000 км / с.
Джерелами світла вважаються всі тіла, які можна бачити незалежно від освітлення і які самі висвітлюють навколишні тіла. Від джерела Світу в усіх напрямках поширюються електромагнітні коливання, т. Е. Світло. Для освітлення має значення тільки та частина світла, яка, потрапляючи в око людини, викликає зорове відчуття. Ця частина, світла називається світловим потоком. Одиниця світлового потоку - люмен (лм). Для прикладу вкажемо, що звичайна свічка дає світловий потік всього в 10-15 лм, а електричні лампи - в сотні і тисячі люменів. Світловий потік сонця дорівнює 10 25 лм. Ось чому легше виробляти фото- і кінозйомку в гарну сонячну погоду.
Для характеристики електричних ламп часто застосовують інший показник - світлову віддачу, яка виражається світловим потоком в люменах на один ват потужності лампи. У фотографії для створення штучного освітлення застосовують фотолампи відносно невеликого розміру, але відрізняються від звичайних значно більшою світловіддачею. Так, звичайна лампа потужністю 500 Вт на напругу 127 В має світлову віддачу 17,8 лм / Вт, а перекальная фотолампа тієї ж потужності і на таку ж напругу - 32 лм / Вт.
Світлові потоки майже ніколи не випромінюються джерелами світла в усіх напрямках в рівній мірі. Наприклад, електрична лампа, підвішена до стелі, випромінює більший світловий потік вниз, менший - по сторонам і зовсім незначний - вгору. Для характеристики джерела світла за кількістю світла, випромінюваного ним в певному напрямку, застосовується поняття сили світла. За одиницю сили світла прийнята кандела. Чим могутніше і гостріше світловий потік, тим більше сила світла джерела. Великий силою світла характеризуються спеціальні фотолампи. Наприклад, сила світла дзеркальних ламп потужністю 500 Вт становить 10 тис. Кд.
Силу світла ламп в напрямку освітлення можна значно збільшити за допомогою рефлекторів або відбивачів. Тому в фотографії для штучного освітлення зазвичай застосовують спеціальні фотоосветітелі.
Один і той же джерело світла висвітлює по-різному в залежності від відстані між ним і освітлюваної поверхнею. Дійсно, поблизу лампи світловий потік розподіляється по малій площі, і на одиницю площі падає багато світла. Далеко від лампи той же світловий потік припадає на велику площу, і на одиницю площі падає мало світла. Крім відстані від лампи, має значення кут напрямку променів. При перпендикулярному падінні променів світловий потік розподіляється на меншій площі, ніж при похилому падінні променів.
Ставлення світлового потоку до площі, на яку він падає, називається освітленістю. За одиницю освітленості приймається люкс (лк). Люкс - це освітленість, створювана світловим потоком в 1 лм на площі 1 м 2. У фотографії для швидкого визначення освітленості знімаються предметів, а також необхідної експозиції при зйомці застосовують прилад, званий фотоекспонометра.
Закони поширення світла в прозорих середовищах розглядаються в одному з розділів фізики званому геометричній, або променевої оптикою.
Для розуміння принципів роботи оптичних приладів (Фотокіноаппаратов, біноклів і ін.) Необхідно ознайомитися з законами геометричної оптики.
ОТРАЖЕНИЕ І Заломлення СВІТЛА
Промінь світла, що поширюється в однорідному середовищі, є прямолінійним. На кордоні двох середовищ, наприклад «повітря - скло» або «повітря - вода», напрямок світлового променя змінюється. При цьому частина світла повертається в першу середу. Це явище називається відображенням.
Закон відбиття світла визначає взаємне розташування падаючого променя АТ, відбитого променя ОС і перпендикуляра ВО до поверхні ММ, відновленого в точці падіння. Якщо кут між падаючим променем АО і перпендикуляром ВО до поверхні ММ, відновленим з точки падіння, назвати кутом падіння, а кут між перпендикуляром і відбитим променем ОС - кутом відбиття, то кут відбиття дорівнює куту падіння. Причому падаючий промінь, відбитий промінь і перпендикуляр до межі поділу двох середовищ лежать в одній площині.
Відомо, що на кордоні двох середовищ змінюється напрямок поширення світла. Відбувається, як ми відзначали, часткове відображення світла. Інша частина світла, в тих випадках, коли друга середа прозора, проходить через кордон середовищ, при цьому напрямок поширення, як правило, змінюється. Інакше кажучи, якщо промінь світла до спотворення поширюється у напрямку АТ, то, поламав в точці О, далі йде у напрямку OD. Це явище називається заломленням.
При ламанні світла на матових поверхнях, як і при відображенні, відбувається розсіювання його. Це явище враховують при фото- і кінозйомках. Оточуючи джерело світла матовим або молочним склом, роблять освітлення більш «м'яким» і усувають пряме попадання занадто яскравого світла в очі.
Вимірюючи кути падіння і заломлення, можна встановити такі закони заломлення світла: ставлення синуса кута падіння до синуса кута заломлення - величина постійна для даних двох середовищ (показник заломлення речовин зазвичай вказується щодо повітря) і називається показником (коефіцієнтом) заломлення другого середовища відносно першого; падаючий промінь, заломлений промінь і перпендикуляр до межі поділу двох середовищ, відновлений в точці падіння променя, лежать в одній площині.
Показники заломлення різні для різних середовищ. Так, оптичне скло, що застосовуються у виробництві фото- і кіноапаратури, мають показник заломлення від 1,47 до 2,04. Оптичні скла з великим показником заломлення називаються Флінт, з меншим - кронами.
ПРИЗМИ І лінзи
Призми. В оптичних системах дуже часто використовується явище проходження світла крізь клиновидні тіла, обмежені непаралельними площинами. Скляні клини в оптиці називаються призмами. В оптичних приладах часто застосовують скляну призму, основою якої є трикутник. Промінь світла, проходячи крізь призму, переломлюється двічі - в точках В і С і відхиляється завжди в сторону її більш широкої частини. Призма дозволяє повертати пучок світла на 90 °, що необхідно, наприклад, в далекомірах фотоапаратів. Напрямок пучка світла можна змінювати і на 180 ° (призматичні біноклі).
дисперсія світла. Промені різних кольорів заломлюються в склі по-різному. Найбільший показник заломлення мають фіолетові промені, найменший - червоні. Тому при попаданні на призму променя білого світла, що складається з різних кольорів, відбувається розкладання його на ряд кольорових променів, т. Е. Утворюється спектр. Це явище називається дисперсією світла.
Лінзи. Найбільш відповідальною частиною майже всіх оптичних приладів є лінзи - прозорі, найчастіше скляні тіла, обмежені сферичними поверхнями. Перша зліва лінза називається двоопуклою четверта - двояковогнутой. Третя і остання лінзи з одного боку опуклі, з іншого - увігнуті. Такі лінзи називаються менісковий, або просто менисками. Три ліві лінзи посередині товщі, ніж по краях, і називаються збирають. Три праві лінзи -рассеівающіе, вони товщі у країв.
Пояснює дію збирають і розсіюють лінз. Збирає лінзу можна умовно уявити як сукупність великого числа призм, що розширюються до середини, а розсіюють - як сукупність призм, що розширюються до країв. Призми відхиляють промені світла в сторону розширення, тому лінзи, більш товсті посередині, відхиляють промені до середини, т. Е. Збирають їх, а більш товсті у країв - відхиляють промені до країв, т. Е. Розсіюють їх.
Якщо збирає лінзу розташувати перед джерелом світла і помістити за нею екран, то, змінюючи відстань між джерелом світла і лінзою або лінзою і екраном, можна отримати на екрані виразне перевернуте (зворотне) зображення джерела світла.
Це означає, що промені, що йдуть від будь-якої точки А джерела світла, пройшовши крізь лінзу, знову збираються в одну точку A 1, і при цьому як раз на екрані.
Пряма, що проходить через центри сферичних поверхонь C 1 і С 2, що обмежують лінзу, називається оптичною віссю лінзи ГО. Точка, в якій перетинаються промені, які йшли до лінзи пучком, паралельним оптичної осі, називається фокусом лінзи, а площина, що проходить через фокус і перпендикулярна оптичній осі, - фокальною площиною. Відстань від лінзи до фокуса називається фокусною відстанню лінзи. Фокусні відстані різних лінз різні в залежності від сорту скла, з якого зроблена лінза, і від її форми. Чим менше фокусна відстань лінзи, тим сильніше вона збирає або розсіює промені. Величина, зворотна фокусної відстані лінзи, називається її оптичної силою. Оптична сила лінзи з фокусною відстанню 100 см приймається за одиницю і називається діоптріями.
Між фокусною відстанню збирає лінзи, а також відстанями від предмета до лінзи і від лінзи до зображення існує певна залежність, що виражається так званої основною формулою лінзи:
1 / а + 1 / а 1 \u003d 1 / Ф
де a 1 - відстань від предмета до лінзи;
а - відстань від лінзи до зображення;
Ф - фокусна відстань лінзи.
З формули видно, що при збільшенні відстані від предмета до лінзи зменшується відстань від його зображення до лінзи, і навпаки.
Ставлення лінійних розмірів оптичного зображення до лінійним розмірам зображуваного об'єкта називається масштабом зображення.
Проста лінза не позбавлена \u200b\u200bнедоліків. Так, якщо використовувати в якості фотооб'єктива просту лінзу, то зображення буде недостатньо різким і спотвореним. Ці дефекти зображення обумовлюються низкою недоліків лінзи - сферичної і хроматичної аберацією, дісторсией, астигматизмом і комою.
Сферична аберація виникає внаслідок того, що середня частина лінзи в меншій мірі збирає промені, ніж краю, і промені, що пройшли близько до середини лінзи, збираються далі, ніж промені, що пройшли близько до країв лінзи. В результаті сферичної аберації на головній оптичній осі лінзи виходить кілька фокусів, що призводить до утворення нерізкого зображення. При виготовленні об'єктивів вплив сферичної аберації зменшують шляхом підбору до збирає лінзі менш сильною розсіює лінзи. Різновидом сферичної аберації є кома, яка характерна для предмета, розташованого під кутом до оптичної осі лінзи. Зображення в цьому випадку виходить у вигляді кометообразной фігури.
Виникнення хроматичної аберації пояснюється дисперсією світла. Кольорове зображення в цьому випадку виходить розмитою, так як фокуси променів різних кольорів спектра в силу неоднакового показника заломлення розташовуються в різних точках оптичної осі. Останнім часом різко підвищилися вимоги до хроматичної корекції об'єктивів внаслідок широкого розвитку кольорової фотографії і кіно. На практиці хроматичну аберацію усувають шляхом підбору збирають і розсіюють лінз, які мають необхідний показник заломлення.
Причина виникнення дисторсии приблизно та ж, що і сферичної аберації. Цей недолік простий лінзи призводить до помітних викривлень прямих ліній предметів. На характер дисторсии впливає положення діафрагми (непрозорою пластинки з круглим отвором в середині): якщо діафрагма розташована перед лінзою, то дисторсия набуває бочкообразную форму; якщо діафрагма розташована за лінзою - подушкообразную. Дісторсия помітно знижується при розташуванні діафрагми між Ліна.
У разі коли предмет розташовується під деяким кутом до оптичної осі лінзи, різкість вертикальних або горизонтальних ліній порушується. Такі спотворення зображення виникають внаслідок астигматизму - найбільш трудноісправімие нестачі лінзи. Оптична система з значно усуненим астигматизмом називається Анастигмат.
ОТРИМАННЯ ОПТИЧНОГО ЗОБРАЖЕННЯ В фотоапарат
Оптичне зображення знімається предмета в фотоапараті в момент зйомки виходить аналогічно лінзі. Будь-який предмет зйомки являє собою сукупність світяться або освітлених точок, тому побудова зображень двох крайніх точок предмета визначає положення всього зображення. У кожному фотоапараті є светонепроницаемая камера і об'єктив, що представляє собою откоррегірованную від аберацій збірну оптичну систему з певного числа лінз. Об'єктив будує оптичне зображення предмета на світлочутливому матеріалі, що поміщається в задній стінці фотоапарата. Маючи в своєму розпорядженні предмет на різній відстані від об'єктива, можна отримувати оптичне зображення його неоднакової величини. Найбільш часто предмети знаходяться далеко від об'єктива, і зображення виходять дійсними, зменшеними і зворотними. При розташуванні предмета трохи далі фокуса (переднього) зображення виходить дійсним, збільшеним і зворотним. Якщо помістити предмет ближче фокуса, то дійсного зображення не вийде. У цьому випадку зображення уявне, збільшене і пряме.