Sočiva i njihove glavne karakteristike. Sočiva i njihovi tipovi
Sočivo je prozirno tijelo koje je omeđeno dvjema sfernim površinama. Glavno svojstvo sočiva je sposobnost davanja slika predmeta. Mogu biti zamišljeni i stvarni, obrnuti i ravni, smanjeni i uvećani. Linearne dimenzije slike se mijenjaju ovisno o položaju objekata.
Uvećanje sočiva je omjer linearnih dimenzija slike i objekta. Faktor uvećanja (K) može se izraziti formulom: K \u003d u / v, gdje je u udaljenost od sočiva do objekta, a v je udaljenost od sočiva do slike. Faktor uvećanja je mjera za to koliko su linearne dimenzije objekta veće ili manje od dimenzija slike.
U nauci postoje koncepti poput sabirne leće i difuzne leće. Prvi je u sredini deblji, a na rubu tanji, drugi je suprotan. Sočiva se odlikuju žižnom daljinom (od optičkog centra do fokusa: kod difuzne leće je negativna, a za sabirnu leću pozitivna) i optičkom snagom koja se mjeri u dioptrijama. jedna dioptrija je 1 metar. Optička snaga ovisi o radijusima zakrivljenosti sfernih površina sočiva, kao i o materijalu (njegovom indeksu loma) od kojeg je izrađena. To je recipročna vrijednost žarišne daljine.
Sabirna leća ima sljedeće razlike od difuzne leće:
Sabirna leća može se usmjeriti prema objektu s bilo koje strane, a zrake će se u tom slučaju sakupljati, jer takva leća ima 2 fokusa. Na optičkoj osi, prednji i stražnji fokus nalaze se na obje strane osi na žarišnoj daljini od glavnih tačaka sočiva.
Materijali za sočiva
Okuplja svjetlost.
Rubovi su tanji od sredine.
To je kolekcija velikog broja trokutastih prizmi koje se šire prema sredini sočiva (a ne prema rubovima).
Fokus sočiva (odnosno tačka preseka zraka nakon prelamanja, smeštena na glavnoj optičkoj osi) je stvaran (i nije izmišljen), budući da se zrake same seku, a ne njihova produženja.
Sposoban je sakupljati zrake koji padaju na površinu u jednoj tački, koja se nalazi na drugoj strani sočiva.
Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite donji obrazac
Studenti, studenti postdiplomskih studija, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svojim studijama i radu bit će vam vrlo zahvalni.
Objavljeno na http://www.allbest.ru/
Leće i njihove vrste
Sočivo je prozirno tijelo omeđeno dvjema zakrivljenim (najčešće sferičnim) ili zakrivljenim i ravnim površinama. Leće se dijele na konveksne i udubljene.
Objektivi koji imaju središte deblje od rubova nazivaju se konveksnim. Objektivi koji imaju sredinu tanju od ivica nazivaju se konkavni.
Ako je indeks loma sočiva veći od indeksa loma okoline, tada se u konveksnoj leći paralelni snop zraka nakon loma pretvara u silazni zrak. Takva sočiva nazivaju se sakupljanjem (slika 89, a). Ako se paralelni snop pretvori u divergentni snop u sočivu, tada se ta sočiva nazivaju rasipanjem (slika 89, b). Konkavne leće, u kojima je zrak spoljni medij, su difuzne.
O 1, O 2 - geometrijski centri sfernih površina koje vežu sočivo. Ravna linija O 1 O 2, koja povezuje središta ovih sfernih površina, naziva se glavnom optičkom osom. Obično razmatramo tanke leće čija je debljina mala u odnosu na radijuse zakrivljenosti njegovih površina, stoga točke C 1 i C 2 (vrhovi segmenata) leže blizu jedna drugoj, mogu se zamijeniti jednom tačkom O, koja se naziva optički centar sočiva (vidi sliku. 89a). Svaka prava linija koja se povuče kroz optički centar sočiva pod kutom prema glavnoj optičkoj osi naziva se sekundarnom optičkom osom (A 1 A 2 B 1 B 2).
Ako snop zraka paralelan glavnoj optičkoj osi padne na sabirnu leću, tada se nakon prelamanja u sočivu sakupljaju u jednoj tački F, koja se naziva glavnim fokusom sočiva (slika 90, a).
U fokusu rasipajuće leće sijeku se produžetci zraka koji su prije loma bili paralelni glavnoj optičkoj osi (slika 90, b). Fokus difuzne leće je zamišljen. Dva su glavna fokusa; nalaze se na glavnoj optičkoj osi na istoj udaljenosti od optičkog centra sočiva na različitim stranama.
Recipročna vrijednost žarišne daljine sočiva naziva se njegova optička snaga. Snaga sočiva - D.
Jedinica optičke snage sočiva u SI je dioptrija. Dioptrija je optička snaga sočiva žarišne daljine 1 m.
Optička snaga sabirne leće je pozitivna, a rasipajuća negativna.
Ravnina koja prolazi kroz glavni fokus sočiva okomito na glavnu optičku osu naziva se žarišna ravan (slika 91). Snop zraka koji pada na sočivo paralelno bilo kojoj sekundarnoj optičkoj osi sakuplja se na tački preseka ove ose sa žarišnom ravni.
Konstrukcija slike tačke i predmeta u sabirnoj leći.
Da biste izgradili sliku u sočivu, dovoljno je uzeti po dva zraka iz svake tačke predmeta i pronaći njihovo presecište nakon loma u sočivu. Pogodno je koristiti zrake čiji je put poznat nakon loma u sočivu. Dakle, zrak koji pada na sočivo paralelno glavnoj optičkoj osi, nakon loma u sočivu, prolazi kroz glavni fokus; zrak koji prolazi kroz optički centar sočiva se ne lomi; snop koji prolazi kroz glavni fokus sočiva, nakon loma, ide paralelno glavnoj optičkoj osi; zrak koji pada na sočivo paralelno sa sekundarnom optičkom osom, nakon refrakcije u sočivu, prolazi kroz tačku preseka ose sa žarišnom ravninom.
Neka svjetlosna točka S leži na glavnoj optičkoj osi.
konveksni radar sa konveksnim sočivima
Proizvoljno odabiremo snop i crtamo bočnu optičku osu paralelno s njim (slika 92). Odabrani snop će proći kroz tačku preseka sekundarne optičke osi sa žarišnom ravni nakon refrakcije u sočivu. Daće tačka preseka ovog zraka sa glavnom optičkom osom (drugi zrak) važeća slika bodovi S - S`.
Razmotrimo konstrukciju slike predmeta u konveksnoj leći.
Neka točka leži izvan glavne optičke osi, tada se slika S` može konstruisati pomoću bilo koja dva zraka prikazana na sl. 93.
Ako se objekt nalazi u beskonačnosti, tada će se zraci presijecati u fokusu (slika 94).
Ako se stavka nalazi iza točke dvostruki fokus, tada će se ispostaviti da je slika stvarna, obrnuta, smanjena (kamera, oko) (slika 95).
Ako se objekt nalazi u točki dvostrukog fokusa, tada će se ispostaviti da je slika stvarna, inverzna, jednaka objektu (slika 96).
Ako se objekt nalazi između fokusa i tačke dvostrukog fokusa, tada će se ispostaviti da je slika stvarna, obrnuta, uvećana (fotografski uvećavač, filmska kamera, filmoskop) (slika 97).
Ako je subjekt u fokusu, slika će biti u beskonačnosti (slike neće biti) (slika 98).
Ako se objekt nalazi između fokusa i optičkog centra sočiva, tada će slika biti zamišljena, izravna, uvećana (povećalo) (slika 99).
Na bilo kojoj udaljenosti od predmeta do rasipajuće leće, ona daje zamišljenu, direktnu, smanjenu sliku (slika 100).
Ovisno o oblicima, postoje prikupljanje (pozitivno) i rasipanje(negativne) leće. U skupinu leća za sakupljanje obično spadaju leće kod kojih je sredina deblja od rubova, a u grupu leća koje se rasipaju uključuju leće čiji su rubovi deblji od sredine. Imajte na umu da je to tačno samo ako je indeks loma materijala sočiva veći od indeksa loma u okolini. Ako je indeks loma leće niži, situacija će biti obrnuta. Na primjer, mjehurić zraka u vodi je bikonveksna difuzna leća.
Sočiva se po pravilu odlikuju optičkom snagom (mjerenom u dioptrijama) i žižnom daljinom.
Za izradu optičkih uređaja s ispravljenom optičkom aberacijom (prvenstveno hromatskim zbog disperzije svjetlosti - akromati i apokromati), važna su i druga svojstva sočiva i njihovih materijala, na primjer indeks loma, koeficijent disperzije i propusnost materijala u odabranom optičkom opsegu.
Ponekad su sočiva / optički sistemi sočiva (refraktori) posebno dizajnirani za upotrebu u okruženjima s relativno visokim indeksom loma (vidi uronjeni mikroskop, uronjene tečnosti).
Vrste leća:
Okupljanje:
1 - bikonveksna
2 - konveksno-ravna
3 - konveksno-konkavni (pozitivni (konveksni) meniskus)
Raspršivanje:
4 - bikonkavna
5 - ravno udubljen
6 - konveksno-konkavni (negativni (konkavni) meniskus)
Nazvana je konveksno-konkavna leća meniskusa a može biti kolektivno (zadebljava se prema sredini), rasipajuće (zadebljava prema rubovima) ili teleskopsko (žižna daljina je jednaka beskonačnosti). Tako su, na primjer, sočiva naočala za kratkovidnost obično negativni meniskusi.
Suprotno popularnoj zabludi, optička snaga meniskusa s istim radijusima nije nula, već pozitivna i ovisi o indeksu loma stakla i debljini sočiva. Meniskus, čija su središta zakrivljenosti površina u jednoj točki, naziva se koncentrična leća (optička snaga je uvijek negativna).
Prepoznatljivo svojstvo sabirna leća je sposobnost sakupljanja zraka koji padaju na njegovu površinu u jednoj točki smještenoj na drugoj strani sočiva.
Primjena
Objektivi su svestrani optički element većina optičkih sistema.
Tradicionalna upotreba sočiva je dvogled, teleskop, teleskopski nišan, teodoliti, mikroskopi i foto-video oprema. Pojedinačne sabirne leće koriste se kao povećala.
Još jedno važno područje primjene leća je oftalmologija, gdje je bez njih nemoguće ispraviti oštećenja vida - miopiju, hiperopiju, nepravilan smještaj, astigmatizam i druge bolesti. Leće se koriste u uređajima kao što su naočale i kontaktne leće.
U radio astronomiji i radarima često se koriste dielektrična sočiva koja sakupljaju tok radiotalasa u prijemnu antenu ili se fokusiraju na metu.
U dizajnu nuklearnih bombi s plutonijumom korišteni su sistemi sočiva izrađeni od eksploziva s različitim brzinama detonacije (odnosno s različitim indeksom loma) za pretvaranje sfernog divergentnog udarnog vala iz tačkanog izvora (detonatora) u sferni konvergirajući.
Objavljeno na Allbest.ru
Slični dokumenti
Klasifikacija i vrste polimera, njihove opšte karakteristike i područja praktične primjene, svojstva: mehanička, termofizička, hemijska, električna, tehnološka. Fujifilm poliimidne vrste, zahtevi za toplotnu obradu.
teza, dodata 26.03.2015
Razvoj dizajna osno-simetrične magnetne leće za elektrone. Određivanje presjeka magnetskog kruga, metoda provođenja toplotnog proračuna. Odabirom dizajna sočiva, izračunavanjem debljine gvožđa potrebnog za osiguravanje zadate magnetske indukcije u njemu.
test, dodano 10.04.2013
Suština sočiva, klasifikacija njegovih konveksnih (skupljajućih) i udubljenih (raspršujućih) oblika. Koncept fokusa sočiva i žižna daljina... Karakteristike izrade slike u sočivu, ovisno o putu snopa nakon njegovog loma i položaju objekta.
prezentacija dodata 22.02.2012
Vrste solarnih kolektora: ravni, vakuumski i vazdušni. Njihov dizajn, princip rada, prednosti i nedostaci, primjena. Uređaj za domaćinstvo. Solarni tornjevi. Parabolični i parabolični koncentratori. Fresnelove leće.
sažetak, dodan 18.03.2015
Klasična teorija vibracijskih spektra i njihov kvantno-mehanički prikaz. Princip rada i unutrašnja struktura infracrvenih spektrometara, njihova klasifikacija i vrste, funkcionalne karakteristike, uslovi i područja praktične primjene.
dodan seminarski rad 21.01.2017
Osnovna teorija tankih sočiva. Određivanje žižne daljine prema veličini predmeta i njegove slike te udaljenosti potonjeg od sočiva. Određivanje žižne daljine količinom kretanja sočiva. Faktor uvećanja sočiva.
laboratorijski rad, dodano 03/07/2007
Suština i fizičko potkrepljivanje fenomena holografije kao obnavljanja slike predmeta. Svojstva izvora: koherencija, polarizacija, talasna dužina svjetlosti. Klasifikacija i vrste holografije, područja praktične primjene ovog fenomena, tehnologija.
sažetak, dodan 06/11/2013
Pregled karakteristika loma i odbijanja svjetlosti na sfernim površinama. Određivanje položaja glavnog fokusa površine koja se lomi. Opisi tankih sfernih sočiva. Formula tanka leća... Izrada slika predmeta pomoću tanke leće.
sažetak dodan 10.10.2013
Konvekcija kao prenos energije mlazovima tečnosti ili plina, njeni obrasci i značaj. Sfere i pravci praktične primene ovog fenomena, kao i glavni faktori koji utiču na njegov intenzitet. Klasifikacija, sorte i mehanizmi konvekcije.
prezentacija dodana 14.04.2011
Suština i vrste termičkih pretvarača, njihov princip rada i svrha, područja praktične upotrebe, faze proizvodnje. Karakteristike standardnih općenito prihvaćenih tipova spajanja termoelemenata na uređaje za mjerenje i pretvaranje.
Ciljevi:
- Razmotrite karakteristike sočiva i njihovu praktičnu primjenu
- vizuelna, demonstracijska i laboratorijska oprema.
- Razviti obrazovnu i kognitivnu aktivnost učenika kroz promjenu oblika rada.
- Koristeći primjere povijesnih pronalazaka optičkih uređaja, njihov vitalni značaj je edukacija znatiželje i interesa za tu temu.
Oprema:
- OPS: prezentacija na temu ( Dodatak 1 )
- Optički instrumenti (mikroskop, kamera, povećalo itd.), model oka.
- Laboratorijska oprema (sočiva, žarulje sa žarnom niti, izvori napajanja, sita)
TOK ČASA
1. Provjera domaće zadaće
Odgovori na pitanja:
a) Koji se fenomen naziva refrakcijom?
b) Koji je zakon prelamanja svjetlosti?
c) Koje je fizičko značenje indeksa loma?
Tačni odgovori:
a) Na granici dva medija, svjetlost mijenja smjer svog širenja. Ako je drugi medij proziran, tada svjetlost može djelomično proći kroz granicu medija, mijenjajući smjer širenja. Ova pojava naziva se lom.
b) Incidentni zrak, prelomljeni zrak i normala na interfejs između dva medija na upadnoj tački leže u istoj ravni. Odnos sinusa upadnog ugla i sinusa ugla prelamanja konstantna je vrijednost za ova dva medija jednaka relativnom indeksu loma drugog medija u odnosu na prvi.
c) Indeks loma jednak je omjeru brzina svjetlosti u medijumu, na granici između kojih dolazi do loma:
2. Ažuriranje znanja
Ne možemo detaljno ispitati sva tijela, približavajući ih oku. Postoje predmeti koje ne možemo ni približiti (na primjer, nebeska tijela) ili su toliko mali da ih je nemoguće vidjeti. U takvim slučajevima se koriste optički sistemi. Njihov glavni dio je sočivo.
3.Objašnjenje materijala
Definicije:
Nazvano je prozirno tijelo omeđeno sfernim površinama sočiva.
Sočivo može biti ograničeno na dvije konveksne površine (bikonveksna leća), konveksnu sfernu površinu i ravninu (plano-konveksna), konveksne i konkavne sferne površine (konkavno-konveksna leća). Ove leće su u sredini deblje nego na ivicama i sve su nazvane konveksan, oni su prikupljanje... Zovu se sočiva koja su u sredini tanja nego na ivicama konkavno... Sukladno tome: bikonkavne, plano-konkavne, konveksno-konkavne rasipanje.
Ako je debljina sočiva zanemariva u odnosu na polumjere sfernih površina sočiva i udaljenost od predmeta do sočiva, tada se takve leće nazivaju tanka.
Ključne tačke i linije za izgradnju slike u objektivu:
Vrhovi sfernih segmenata nalaze se u tankoj leći toliko blizu jedan drugome da se mogu uzeti kao jedna točka, koja se naziva optički centar sočiva.Prava linija koja prolazi kroz centre sfernih površina koje ograničavaju sočivo naziva se glavna optička os... Pozvaće se bilo koja ravna linija koja prolazi kroz optički centar sekundarna optička os... Tačka u kojoj se, nakon loma u sabirnoj leći, sijeku zrake koje padaju na nju paralelno sa glavnom optičkom osom, naziva se glavni fokus sočiva.Objektiv ima dvostruki fokus. Smještene su s obje strane sočiva na jednakoj udaljenosti od njega. Te udaljenosti se nazivaju žižna daljina sočiva.
Karakteristike sočiva
Žižna daljina sočivaoznačiti slovom F.Pozva se recipročna vrijednost žarišne daljine snaga sočivai označavaju slovom D:
D \u003d 1 \\ F.
Ako je D\u003e 0, sočivo konvergira,
ako je D< 0, линза рассеивающая.
Optička snaga sočiva izražena je u diotria (dioptrije). Sočivo žižne daljine 1 m posjeduje optičku snagu od 1 dioptrije.
Upotreba sočiva. Optički instrumenti
Referenca istorije pronalaska.
Mikroskop: krajem 16. vijeka Nizozemac Hans Jansen izumio je prvi mikroskop
Godine 1665. Engleski naučnik Robert Hooke (1635. - 1703.) izumio je mikroskop koji daje jasniju sliku.
Teleskop: 1592. godine talijanski naučnik Galileo Galilei (1564.-1642.) sagradio je teleskop sa sočivima koji uvećava predmete 30 puta i promatrao mjesec i kretanje planeta u njemu.
Godine 1668. Engleski naučnik Isaac Newton (1642-1727) stvorio je novu vrstu teleskopa, koristio je ogledala i sočiva za fokusiranje zraka promatranih predmeta, što je omogućilo smanjenje izobličenja povezanih s oštećenjima sočiva.
Kamera:prvu fotografiju na svijetu snimio je 1826. godine. Francuski fizičar Joseph Niepce (1765-1833). Američki izumitelj George Eastman (1854-1932) stvorio je ručni Kodak fotoaparat koji se prodavao zajedno sa kolutom filma. Fotoaparat Polaroid izumio je 1947. Amerikanac EdwinLand (1909-1991). Prve polaroid kamere za fotografije u boji stvorene su 1963. godine.
Bodovi:in1280 Talijanski fizičar Salvino degli Armati (1245.-1317.) Izradio je prve čaše.
Kontaktne leće:rodom iz Firence, Leonardo da Vinci (1452-1519) iznio je ideju o kontaktne leće... U Kodu oka opisuje cijev sa sočivima umetnutim na oba kraja, napunjenu vodom i dizajniranu za korekciju vida.
U 18. veku Leonardovu ideju su sproveli u delo Thomas Jung i John Herschel (sin Williama Herschela). Na oko Herschela nanesen je sloj prozirnog gela koji je omogućio uklanjanje vizuelne mane.
Savremeni optički instrumenti
Demonstracija uređaja:mikroskop, teleskop, fotoaparat, dvogled, povećalo, naočale, kontaktne leće.
Oko - optički sistem
Ljudsko oko je gotovo sferno. Promjer oka je 2,4 cm. Gusta bijela vanjska ljuska koja štiti oko i daje mu trajni oblik naziva se sklera. Prednja se sklera stapa u prozirnu, blago konveksnu rožnicu, koja deluje kao sabirna leća i pruža 75% snage fokusiranja. Sočivo se nalazi iza zjenice - prozirno tijelo, slično sočivu. Sočivo refleksno mijenja svoju zakrivljenost kroz mišiće pričvršćene za njega. Kao rezultat, kada se objekt približi ili se odmakne od oka, slika predmeta na dnu oka (mrežnjače) ostaje jasna.
S pogoršanjem vida, rad sočiva je najčešće poremećen: gubi elastičnost i djelomično sposobnost promjene zakrivljenosti. Ako je sočivo previše konveksno u odnosu na sočivo normalno oko, tada oko vidi slabo udaljene predmete, nastupa kratkovidnost. Ako leća postane previše ravna u odnosu na leću normalnog oka, tada osoba ne vidi bliske predmete. Ovo je znak hipermetropije. U takvim slučajevima jedan mora nositi naočale s konkavnim naočalama, a drugi s konveksnim naočalama. Umjesto naočala, ponekad se koriste kontaktne leće od posebne prozirne plastike.
4. Osiguranje materijala
Praktični rad
Određivanje žižne daljine i optičke snage sabirne leće.
Oprema: leća za sakupljanje, žarulja sa žarnom niti, izvor napajanja, zaslon, ravnalo.
Najjednostavniji način za mjerenje žarišne daljine i snage sočiva je pomoću formule sočiva:
1 \\ d + 1 \\ f \u003d 1 \\ F \u003d D
Izvršite mjerenja pomoću lampe, sočiva i ekrana na određenoj udaljenosti. Na ekranu ćete dobiti stvarno uvećanu ili stvarnu sličicu niti žarulje. (d je udaljenost od lampe do sočiva, f je udaljenost od sočiva do ekrana).
Prilikom izračunavanja žarišne daljine uzmite u obzir jedinicu mjere (pretvorite jedinice u metre), tada će optička snaga biti izražena u diotrama.
Sažetak lekcije
Glavna karakteristika sočiva je optička snaga. Dva od tri "prikladna" zraka mogu se koristiti za izgradnju slike. Sočiva su glavni dio optičkih instrumenata. Oko ima i sočivo - sočivo.
5. Domaći zadatak:§§ 63-65, str. 186-193 (udžbenik 11 cl . G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, V.M. Charugin; Moskva "Obrazovanje" 2010).