Prelamanje svetlosti u sabirnoj leći. Prelamanje svjetlosti u sočivima
Prelamanje svjetlosti - promjena smjera širenja optičkog zračenja (svjetlosti) kada prolazi kroz interfejs između dva medija.
Zakoni loma svjetlosti:
1) Incidentni zrak, prelomljeni zrak i okomica na upadnu tačku na interfejs između dva medija leže u istoj ravni .
2) Odnos sinusa upadnog ugla i sinusa ugla prelamanja konstantna je vrijednost za dati par medija. Ova se konstanta naziva indeks loma n 21 drugog medija u odnosu na prvi:
Indeks loma medija u odnosu na vakuum naziva se apsolutni indeks loma. Snell-Descartesov zakon. Incidentni zrak, normalna linija i lomljeni zrak nalaze se u istoj ravni. Znajući da je upadni ugao 30 °, a lom 22 °, koristite tablicu indeksa prelamanja u ovom poglavlju da biste utvrdili o kojoj se tečnosti radi. Potpuni odraz i kut obruba. Zatim analiziramo šta se može dogoditi kada se svjetlost premjesti iz refraktivnog medija u manje lomni medij poput stakla i zraka.
Relativni indeks loma dva medija jednak je omjeru njihovih apsolutnih indeksa loma n 21 \u003d n 2 / n 1
Apsolutni indeks loma medija naziva se vrijednost n, koja je jednaka omjeru brzine elektromagnetskih valova u vakuumu i njihove fazne brzine v u mediju n \u003d c / v
3) Zrak svetlosti koji pada na dodirnu površinu dva medija okomito na površinu prelazi u drugi medij bez prelamanja.
Vidimo da je jedan dio svjetlosti reflektira, a drugi se lomi. Povećavanjem upadnog ugla, kut loma može biti 90 °. U opisanoj situaciji, upadni kut naziva se prag. Svi padaju svjetlosni talasi reflektovano. Odredite indeks loma krutine u odnosu na tečnost. Optička vlakna se mogu uporediti sa bakarnom žicom koja prenosi električnu energiju, ali je uglavnom napravljena od stakla i prenosi svjetlosnu energiju. Optičko vlakno sastoji se od staklene jezgre sa visokim indeksom loma i od nižeg staklenog obloga s indeksom loma.
4) Incidentni i prelomljeni zraci su reverzibilni: ako je upadni zrak usmeren duž puta prelomljenog zraka, tada će prelomljeni zrak slediti put upadnog zraka.
Totalna unutrašnja refleksija - refleksija svjetlosti na površini sučelja dviju prozirnih tvari, ne praćena lomom. Ukupna unutrašnja refleksija nastaje kada snop svjetlosti pada na površinu koja razdvaja ovaj medij od drugog, optički manje gustog medija, kada je upadni ugao veći od graničnog ugla loma.
Snop svjetlosti koji ulazi u vlakno podvrgava se ponavljanju pune refleksije na razdvajajućoj površini dviju vrsta stakla i tako se širi na velike udaljenosti s vrlo malim gubicima energije. Optička vlakna imaju primjenu u telekomunikacijama, medicini itd. u telekomunikacijama, optičko vlakno može nositi više od deset hiljada istovremenih telefonskih poziva, što olakšava ovu vrstu posla, koji je sve zahtjevnija svjetska računarska oprema. Telefonski prenos signala između računara i sistema postaje uobičajen.
Staza zraka u sočivu.
Sočivo je prozirno tijelo omeđeno dvjema sfernim površinama. Ako sama debljina
sočivo je malo u poređenju sa radijusima zakrivljenosti sfernih površina, tada se naziva sočivo tanka.
Sočiva se konvergiraju i rasipaju. Okupljanje (pozitivne) leće su sočiva koja snop paralelnih zraka pretvaraju u konvergirajuće. Raspršivanje (negativne) leće su leće koje pretvaraju zrak paralelnih zraka u divergentne. Objektivi s debljim srednjim točkama od ivica se skupljaju, a oni s debljim rubovima se raspršuju.
Na primjer, Internet može povezati računare širom svijeta s bezbroj informacija sadržanih na svakom od ostalih računara povezanih na mrežu. Još jedna uobičajena primjena optičkih vlakana, koja se trenutno širi, je u prijenosu optičkih kablovskih televizijskih programa. Takođe se koristi u medicini, optička nit može lako prodrijeti u ljudsko tijelo, noseći optičke signale koji omogućavaju razne vrste hirurških manipulacija i pregleda. Pročitajte o rasipanju svjetlosti u očaravanjima boja.
Nazvana je ravna linija koja prolazi kroz središta zakrivljenosti O1 i O2 sfernih površina glavna optička os sočiva... U slučaju tankih sočiva, približno se može pretpostaviti da se glavna optička os u jednoj točki siječe sa sočivom, što se obično naziva optički centar sočiva O... Snop svjetlosti prolazi kroz optički centar sočiva bez odstupanja od prvobitnog smjera. Pozvane su sve linije koje prolaze kroz optički centar bočne optičke osi.
Atmosferska refrakcija Zemljina atmosfera je na velikim nadmorskim visinama rijetka, a na malim nadmorskim visinama. Znamo da je indeks loma veći što je gustoća veća; zbog toga se svjetlost zvijezda koja se vidi na Zemlji lomi dok prelazi slojeve atmosfere i stoga se odmiče od svog prvobitnog smjera dok ne dođe do posmatrača. Snop svjetlosti koji dolazi s dna bazena doseže ravnu površinu vode, kao što je prikazano na slici sa strane. Dio svjetlosti se odbija, a dio prelama u zraku.
S obzirom na indeks loma vode kao 1, 3, pitamo redom: mogu li dva prijemnika moći primiti signal? Na kojoj će talasnoj dužini signal doći do podmornice? Koja opcija tačno predstavlja put snopa svjetlosti kroz kapljicu? Iako ne znaju da je indeks loma vode 1,33, iz iskustva svojih dana-adija znaju zakon loma, pa stoga mogu obavljati ribolov. Gornja slika je samo shematska. Ovo je indijanska ideja o položaju ribe.
Ako je snop zraka paralelno glavnoj optičkoj osi usmjeren na sočivo, tada će se nakon prolaska kroz sočivo zraci (ili njihov nastavak) skupiti u jednoj tački F, koja se naziva glavnim fokusom sočiva. Imati tanka leća postoje dva glavna fokusa smještena simetrično na glavnoj optičkoj osi u odnosu na sočivo. Za sakupljanje sočiva trikovi su stvarni, a za rasipanje su zamišljeni. Zrake zraka paralelne jednoj od sekundarnih optičkih osa, nakon prolaska kroz sočivo, takođe su usmerene na tačku F ", koja se nalazi na preseku sekundarne ose sa žarišnom ravninom F, odnosno ravninom okomitom na glavnu optičku osu i koja prolazi kroz glavni fokus. Udaljenost između optičkog centra. sočivo O i glavni fokus F naziva se žarišna daljina. Označava se istim slovom F. Za konvergirajuće sočivo F\u003e 0, za difuzno sočivo F< 0.
Imajte na umu da riba u ovom položaju gotovo miruje. Ribar u čamcu gleda ravno u bistre i mirne vode. Ugleda ribu udaljenu 30 cm od slobodne površine vode. Koliko je duboko pronađena riba? 4. Dato: relativni indeks loma vode u zrak 3 Slika na lijevoj strani prikazuje snop svjetlosti koji pada na stakleni zid odvajajući zrak i vodu. Svjetlo je poslano optička vlakna u tijelo bez napuštanja zidova niti. Slika objekta prikazanog ravnim zrcalom uvijek će biti iste veličine kao i objekt.
Vrijednost D, koja je recipročna žarišna daljina, naziva se optička snaga sočiva. SI jedinica optičke snage je dioptrija (dioptrija).
Put zraka u sočivima
Glavno svojstvo sočiva je sposobnost davanja slika predmeta. Slike mogu biti ravne ili obrnute, stvarne ili zamišljene, uvećane ili smanjene.
Sferna ogledala malog otvora s upadnim zrakama blizu glavne osi i blago nagnuta u odnosu na istu os su praktično stigmatični sistemi. Sferne leće Refleksija svetlosti na sfernoj granici rezultira oštrim slikama predmeta, što rezultira upotrebom sfernih ogledala. Refrakcija na sfernoj granici takođe dovodi do stvaranja slika, što dovodi do upotrebe sfernih sočiva. Sferična leća je skup od tri homogena i prozirna medija odvojena dvjema neravnim površinama.
Položaj slike i njen karakter mogu se odrediti pomoću geometrijskih konstrukcija. Za to se koriste svojstva nekih standardnih zraka (divnih zraka), čiji je put poznat. To su zrake koje prolaze kroz optički centar ili jedno od žarišta sočiva, kao i zrake paralelne glavnoj ili jednoj od sekundarnih optičkih osa. Slika tankih sočiva:
Površine razdvajanja sočiva nazivaju se ivice. Granice sočiva su ili sferne, ili je jedna sferna, a druga ravna. Leće se koriste u brojnim optičkim instrumentima kao što su naočale, naočale, dvogled, lupe i mikroskopi. Objekti koje ovdje gledamo su oni koji imaju ista ekstremna sredstva, a srednji je suptilniji. Najčešće su staklene leće uronjene u zrak. U nastavku su prikazane glavne geometrije sočiva. Vrste sočiva Možemo razlikovati dvije skupine sočiva: konvergentne leće koje se konvergiraju na padajućem zraku svjetlosti paralelno glavnoj osi i divergentne leće koje se razilaze od padajućeg zraka paralelno glavnoj osi.
1. Snop paralelan glavnoj optičkoj osi prolazi kroz glavnu tačku fokusa.
2. Snop paralelan sekundarnoj optičkoj osi prolazi kroz sekundarni fokus (tačka na sekundarnoj optičkoj osi).
3. Snop koji prolazi kroz optički centar sočiva se ne lomi.
4. Stvarna slika je presjek zraka. Slika duha - presjek produženja zraka
Sljedeće su vrste sočiva podijeljene u grupe: bikonveksne konkavno-konveksne ravni konveksne bikonveksne konveksne konkavne konkavne ravne konkavne leće nazivaju se tanke leće čija je debljina mnogo manja od radijusa zakrivljenosti ivica. Samo tanke leće stvaraju oštre slike; stigmatičan. Tanku leću predstavljamo na sljedeći način: tanka leća koja konvergira tanka leća se razilazi. Poglavlje 14 Tačka presjeka sočiva sa glavnom osi naziva se optički centar. Fokusiranje tanke sferne leće.
Ova tačka je žarišna slika sočiva. Udaljenost između fokusa i sočiva je žižna daljina sočiva. Ako točkasti izvor svjetlosti postavimo na glavnu os konvergentne leće, čiji je izvor u fokusu leće, imat ćemo novo svjetlo u zraku paralelnom glavnoj osi sočiva. Objekat fokusa je tačka s druge strane sočiva, na istoj udaljenosti kao i slika fokusa. U sočivima koja se razilaze, žarišta su virtualna, jer se nalaze na sjecištu produžetaka svjetlosnih zraka.
Skupljanje sočiva
1. Ako se objekt nalazi iza dvostruki fokus.
Da biste izgradili sliku predmeta, morate snimiti dva zraka. Prva zraka prolazi od vrha objekta paralelno glavnoj optičkoj osi. Na sočivu se zrak lomi i prolazi kroz žarišnu tačku. Drugi zrak mora biti usmjeren od vrha predmeta kroz optički centar sočiva, proći će bez prelamanja. Na presjeku dva zraka stavite tačku A '. Ovo će biti slika gornje točke objekta. Slika donje tačke predmeta konstruira se na isti način. Rezultat konstrukcije je smanjena, obrnuta, stvarna slika.
Slažem se da je za konvergentne leće sa stvarnim žarištima žarišna daljina pozitivna; za divergentnu leću koja ima virtualna žarišta, žižna daljina je negativna. 227 Poglavlje 14 U slučaju konvergencije ili divergencije sočiva, svjetlosni snop koji prolazi kroz optički centar sočiva bit će skrenut. Ako je jedna od predstavljenih leća uronjena u tanji medij od medija koji je sačinjava, sočivo će se pretvoriti u svom optičkom ponašanju. Za konvergirajuću leću, pozitivna pozitivnost, kao i žižna daljina; za divergentne leće otklon je negativan.
2.Ako je subjekt u točki dvostrukog fokusa.
Za izgradnju morate koristiti dvije grede. Prva zraka prolazi od vrha objekta paralelno glavnoj optičkoj osi. Na sočivu se zrak lomi i prolazi kroz žarišnu tačku. Drugi zrak mora biti usmjeren s vrha predmeta kroz optički centar sočiva, proći će kroz sočivo bez prelamanja. Na sjecištu dviju greda postavite točku A1. Ovo će biti slika gornje točke objekta. Slika donje tačke predmeta konstruira se na isti način. Kao rezultat gradnje dobije se slika čija se visina poklapa s visinom objekta. Slika je naopaka i valjana
Produžetak svjetlosnih zraka siječe se u tački 20 cm od optičkog centra sočiva. Odredite žarišnu daljinu i blizinu sočiva. Rješenje Fokusna dužina sočiva jednaka je modulu udaljenosti koja razdvaja tačku od glavne osi gdje projekcije zrakova svjetlosti u nastajanju prelaze u optički centar sočiva. Znajući da je sočivo uronjeno u zrak čiji je indeks loma 1, 0, a indeks loma sočiva 1, 5, određuje se žižna daljina i blizina sočiva. Između njih je izvor svjetlosti malih dimenzija prikladno postavljen tako da se rezultirajuća zraka sastoji isključivo od zraka paralelnih glavnoj osi.
3. Ako se subjekt nalazi u prostoru između fokusa i dvostrukog fokusa
Za izgradnju morate koristiti dvije grede. Prva zraka prolazi od vrha objekta paralelno glavnoj optičkoj osi. Na sočivu se zrak lomi i prolazi kroz žarišnu tačku. Druga zraka mora biti usmjerena od vrha predmeta kroz optički centar sočiva. Prolazi kroz sočivo bez refrakcije. Na presjeku dva zraka stavite tačku A '. Ovo će biti slika gornje točke objekta. Slika donje tačke predmeta konstruira se na isti način. Rezultat konstrukcije je povećana, obrnuta, stvarna slika
Odredite položaj između sočiva i ogledala u kojem bi se trebao nalaziti točkasti izvor crtanjem dijagrama situacije. Pomoću dijagrama pokažite udaljenost između vrha zrcala i optičkog centra sočiva. Geometrijsko određivanje slika sočiva Slika snimljena tankim sfernim sočivom određuje se svetlošću koja ostavlja subjekt ispred lica i prolazi kroz sočivo. Da biste to učinili, dovoljno je razmotriti svjetlosni snop paralelan glavnoj osi, koji se lomi u smjeru fokusa, a svjetlosni snop u smjeru optičkog centra.
Difuzijska leća
Subjekt je postavljen ispred difuzne leće.
Za izgradnju morate koristiti dvije grede. Prva zraka prolazi od vrha objekta paralelno glavnoj optičkoj osi. Na sočivu se zraka prelama na takav način da nastavak ove zrake ide u fokus. A druga zraka koja prolazi kroz optički centar, presijeca nastavak prve zrake u točki A '- to će biti slika gornje točke predmeta. Slika donje točke objekta konstruirana je na isti način. Rezultat je ravna, smanjena, virtualna slika. Kada se objekt pomeri u odnosu na difuzno sočivo, uvijek se dobije direktna, smanjena virtualna slika. Kada se objekt pomeri u odnosu na difuzno sočivo, uvijek se dobije direktna, smanjena virtualna slika.
Za konvergirajuću leću koriste se dvije referentne točke smještene na glavnoj osi u dvostrukoj fokusnoj dužini kao što je prikazano na dijagramu sa strane. Za objekt smješten ispred objekta glavne točke generirana slika je stvarna, obrnuta i manja od objekta. Ovaj optički sistem koristi se, na primjer, u fotoaparatima i videokamerama. Za ove uređaje konvergirajuća leća stvara stvarnu, obrnutu, manju sliku na filmu od predmeta ispred njega.
Sljedeći važan primjer je sama očna jabučica koja ima nekoliko elemenata koji funkcioniraju kao konvergentne leće s funkcijom projiciranja stvarne, izvrnute slike i manje od stvarnog objekta na mrežnicu. Za objekt koji se nalazi između glavne tačke naspram objekta i fokusa sočiva, formiramo stvarnu sliku, obrnutu i veću od objekta. Primjeri primjene ovih leća su projekcijski strojevi za projekciju i kinematografski projektori.
Položaj slike i njena priroda (stvarna ili izmišljena) takođe se mogu izračunati pomoću
formule tankih sočiva. Ako je udaljenost od objekta do sočiva označena s d, a udaljenost od sočiva do slike f, tada se formula za tanku leću može zapisati kao:
Vrijednosti d i f također se pridržavaju određenog pravila znakova: d\u003e 0 i f\u003e 0 - za stvarne objekte
Na prethodnoj ilustraciji vidimo dijagram povećala ili povećala, koji se sastoji od konvergentne leće, predmeta koji se nalazi između fokusa objekta i sočiva. Rezultirajuća slika je virtualna, ispravna i veća je od objekta. Algebarski odnosi slika u lećama Kao i kod zrcala, i algebarski možemo odrediti veličinu slike koju stvara sočivo. Da bismo postigli ovaj cilj, primijenili smo Gaussovu referentnu shemu. Utvrdite koliko daleko od sočiva treba biti postavljen zaslon da biste dobili stvarnu i jasnu sliku predmeta, kao i linearno bočno uvećanje.
(to jest stvarni izvori svjetlosti, a ne produžeci zraka koji se konvergiraju iza sočiva) i slike; d< 0 и f < 0 – для мнимых источников и изображений.
Geometric optika proučava zakone širenja svetlosti, razmatra glavne tačke ove nauke u vezi sa dobijanjem fotografija. To će omogućiti dublje razumijevanje procesa koji se odvijaju u vašoj kameri.
Rješenje Svrha stroja je konvergirajuća sočiva ili njihov skup. Slika mora biti formirana na filmu da bi slika bila oštra. Za objekte na velika udaljenost udaljenost se može smatrati mnogo većom od žarišne daljine sočiva. Rješenje Budući da je povećalo staklo koje se približava, objekt mora biti postavljen između fokusa i optičkog centra. Odredite položaj u kojem treba postaviti dijapozitiv tako da se slika može projicirati na ekran na udaljenosti od 1,0 m od sočiva.
Učenik želi provesti eksperiment kako bi osvijetlio štap za igru \u200b\u200bkoncentriranjem, samo sočivom, zraka sunčeve svjetlosti na glavu štapa. Kolika je žarišna daljina sočiva u cm, znajući da je slika 5 puta veća od objekta? Da bi se slika predmeta mogla uvijek formirati u mrežnici, potrebno je da postoji varijabilnost očna jabučica promijenio. Veoma udaljeni objekt može se približiti posmatraču u najbližoj tački, na najmanjoj udaljenosti potrebnoj za drugačiji vid.
Riječ "fotografija" znači pisati uz pomoć svjetlosti (od grčkog "fotografije" - svjetlost i "grapio" - pisati). Zapravo, fotografija koristi mnoga fizička i hemijska svojstva svetlosti kao metod za dobijanje stabilnih slika. Ispostavilo se koristeći fizička svojstva svjetlosti optička slika uklonjeni predmeti, a pod hemijskim dejstvom svetlosti ova slika je fiksirana i stabilna.
PRIRODA SVJETLOSTI
Svjetlost, poput zvuka, ima valnu prirodu. Valovi nastali pokretnom kondenzacijom i razrjeđivanjem zraka uslijed mehaničkih vibracija bilo kojeg predmeta nazivaju se zvukom, a svjetlosni valovi su elektromagnetski valovi koji se šire brzinom od 300.000 km / s.
Izvorom svjetlosti smatraju se sva tijela koja se mogu vidjeti bez obzira na osvjetljenje i koja sama osvjetljavaju okolna tijela. Iz izvora svjetlosti, elektromagnetske oscilacije, tj. Svjetlost, šire se u svim smjerovima. Za osvjetljenje je važan samo onaj dio svjetlosti koji, padajući u ljudsko oko, izaziva vizuelne senzacije. Ovaj dio svetlosti naziva se svetlosni tok. Jedinica svjetlosnog toka je lumen (lm). Na primjer, istaknimo da obična svijeća daje svjetlosni tok od samo 10-15 lumena, a električne lampe - stotine i hiljade lumena. Svjetlosni tok sunca je 10 25 lm. Zbog toga je lakše fotografirati i snimati po dobrom sunčanom vremenu.
Da bi se okarakterizirale električne lampe, često se koristi još jedan pokazatelj - svjetlosna efikasnost, koja se izražava u svjetlosnom toku u lumenima po vatu snage lampe. U fotografiji se za stvaranje umjetnog osvjetljenja koriste fotolampa relativno male veličine, ali koja se razlikuje od obične po znatno većoj izlaznoj svjetlosti. Dakle, obična svjetiljka od 500 W za napon od 127 V ima svjetlosnu efikasnost od 17,8 lm / W, a izmjenjivač topline iste snage i za isti napon - 32 lm / W.
Izvori svjetlosti gotovo nikad ne emituju svjetlosne tokove u svim smjerovima. Na primjer, električna svjetiljka ovješena o strop emitira više svjetla prema dolje, manje svjetla sa strane i vrlo malo prema gore. Da bi se izvor svjetlosti okarakterizirao količinom svjetlosti koju on emitira u određenom smjeru, koristi se koncept svjetlosnog intenziteta. Kandela se uzima kao jedinica svjetlosnog intenziteta. Što je svjetlosni tok snažniji i oštriji, to je veći intenzitet svjetlosti izvora. Posebne foto lampe odlikuje se velikim intenzitetom svjetlosti. Na primjer, intenzitet svjetlosti zrcalnih svjetiljki od 500 W je 10 tisuća kandela.
Intenzitet svjetlosti svjetiljki u smjeru osvjetljenja može se značajno povećati upotrebom reflektora ili reflektora. Stoga se u fotografiji za umjetno osvjetljenje obično koriste posebna svjetla.
Isti izvor svjetlosti svijetli različito, ovisno o udaljenosti između njega i osvijetljene površine. Zapravo, u blizini lampe, svetlosni tok se distribuira na maloj površini i puno svetlosti pada po jedinici površine. Daleko od lampe, isti svjetlosni tok pada na veliko područje, a malo svjetlosti pada po jedinici površine. Pored udaljenosti od lampe, bitan je i kut smjera zraka. Uz okomitu incidenciju zraka, svjetlosni tok se raspoređuje na manjem području nego kod kosog pada zraka.
Odnos svjetlosnog fluksa prema površini na koju pada naziva se osvjetljenje. Za jedinicu osvjetljenja uzima se Lux (lx). Lux je osvjetljenje koje stvara svjetlosni tok od 1 lm na površini od 1 m 2. U fotografiji se uređaj nazvan merač fotoizloženosti koristi za brzo određivanje osvetljenosti objekata koji se snimaju, kao i potrebne ekspozicije tokom snimanja.
Zakoni širenja svjetlosti u prozirnim medijima razmatraju se u jednoj od grana fizike koja se naziva geometrijska ili zračna optika.
Da razumem kako to funkcionira optički instrumenti (fotografske kamere, dvogled itd.) potrebno je upoznati se sa zakonima geometrijske optike.
ODBIJANJE I ODBIJANJE SVJETLA
Zrak svjetlosti koji se širi u homogenom medijumu je pravolinijski. Na granici dva medija, na primjer, "zrak - staklo" ili "zrak - voda", smjer svjetlosnog zraka se mijenja. U ovom slučaju, dio svjetlosti se vraća u prvu srijedu. Taj se fenomen naziva refleksija.
Zakon refleksije svjetlosti određuje relativni položaj upadne zrake AO, odbijene zrake OS i okomice AO na površinu MM, rekonstruiranu na upadnoj točki. Ako se kut između upadne zrake AO i okomitog AO na površinu MM, oporavljenu sa točke pada, naziva upadnim kutom, a kut između okomite i odbijene zrake OS naziva se kutom odbijanja, tada je ugao odbijanja jednak upadnom kutu. Štoviše, upadni zrak, odbijeni zrak i okomica na granicu između dva medija leže u istoj ravni.
Poznato je da se smjer širenja svjetlosti mijenja na interfejsu između dva medija. Kao što smo primijetili, postoji djelomični odraz svjetlosti. Drugi dio svjetlosti, u onim slučajevima kada je drugi medij proziran, prolazi granicom medija, dok se smjer širenja, u pravilu, mijenja. Drugim riječima, ako se svjetlosni snop prije loma širi u smjeru AO, tada se, prelomivši se u točki O, dalje ide u smjeru OD. Ova pojava naziva se lom.
Kada se svjetlost lomi na mat površinama, kao i kod refleksije, ona se raspršuje. Ova pojava se uzima u obzir prilikom fotografiranja i snimanja. Okruživanje izvora svjetlosti matiranim ili mliječnim staklom čini osvjetljenje mekšim i eliminira direktan udarac presvjetlog svjetla u oči.
Mjerenjem upadnih uglova i loma mogu se uspostaviti sljedeći zakoni loma svjetlosti: odnos sinusa upadnog ugla i sinusa ugla loma stalna je vrijednost za ova dva medija (indeks loma supstanci obično se označava u odnosu na zrak) i naziva se indeks (indeks) loma drugog medija u odnosu na prvi; upadni zrak, prelomljeni zrak i okomica na granicu između dva medija, rekonstruisana u upadnoj točki zraka, leže u istoj ravni.
Indeksi prelamanja su različiti za različite medije. Dakle, optička stakla koja se koriste u proizvodnji fotografske i filmske opreme imaju indeks loma od 1,47 do 2,04. Optičke naočale s većim indeksom loma nazivaju se kremeni, s nižim - krunice.
PRIZME I LEĆE
Prizme. U optičkim sistemima vrlo se često koristi fenomen propuštanja svjetlosti kroz klinasta tijela ograničena neparalelnim ravninama. Stakleni klinovi u optici se nazivaju prizmama. U optičkim instrumentima često se koristi staklena prizma čija je osnova jednakokračni trokut. Zrak svjetlosti, prolazeći kroz prizmu, prelama se dva puta - u tačkama B i C i uvijek se skreće prema svom širem dijelu. Prizma vam omogućava okretanje snopa svjetlosti za 90 °, što je potrebno, na primjer, u daljinomjerima kamera. Smjer snopa svjetlosti također se može mijenjati za 180 ° (prizmatični dvogled).
Raspršivanje svjetlosti... Grede različitih boja lome se u staklu na različite načine. Ljubičasti zraci imaju najveći indeks loma, a crveni najmanji. Stoga, kada zrak bijele svjetlosti, koji se sastoji od različitih boja, pogodi prizmu, on se raspada u veći broj obojenih zraka, odnosno formira se spektar. Ovaj fenomen naziva se disperzija svjetlosti.
Leće. Najkritičniji dio gotovo svih optičkih uređaja su sočiva - prozirna, najčešće staklena tijela omeđena sfernim površinama. Prva leća s lijeve strane naziva se bikonveksna leća; četvrta leća je bikonkavna. Treća i zadnja leća su na jednoj strani konveksne, a na drugoj udubljene. Takve se leće nazivaju meniskusne leće ili jednostavno menisci. Tri lijeve leće su u sredini deblje nego na ivicama i nazivaju se skupljajuće leće. Tri desne leće su raspršene, deblje na rubovima.
Objašnjava efekat sakupljanja i širenja sočiva. Sabirna leća može se konvencionalno predstaviti kao kolekcija velikog broja prizmi koja se širi prema sredini, a sočiva koja se rasipa - kao kolekcija prizmi koja se širi prema ivicama. Prizme odbijaju zrake svjetlosti prema širenju, stoga sočiva, deblja u sredini, odbijaju zrake do sredine, odnosno sakupljaju ih, a deblje na rubovima odbijaju zrake do ivica, tj. Rasipaju ih.
Ako se sabirna leća postavi ispred izvora svjetlosti, a zaslon iza nje, tada se mijenjanjem udaljenosti između izvora svjetlosti i sočiva ili sočiva i zaslona na ekranu može dobiti jasna obrnuta (obrnuta) slika izvora svjetlosti.
To znači da se zraci koji proizlaze iz bilo koje tačke A izvora svjetlosti, prolazeći kroz sočivo, ponovo sakupljaju u jednoj tački A 1 i, štoviše, samo na ekranu.
Ravna linija koja prolazi kroz centre sfernih površina C 1 i C 2 koje su vezivale sočivo naziva se optička os sočiva OO. Tačka u kojoj se sijeku zrake koje su išle do sočiva snopom paralelnim optičkoj osi naziva se fokus sočiva, a ravnina koja prolazi kroz fokus i okomita na optičku osu naziva se žarišna ravnina. Udaljenost od sočiva do fokusa naziva se žarišna daljina sočiva. Žižne daljine različitih sočiva su različite, ovisno o vrsti stakla od kojeg je sočivo napravljeno i o njegovom obliku. Što je žarišna daljina sočiva kraća, to više sakuplja ili rasipa zrake. Recipročna vrijednost žarišne daljine sočiva naziva se njegova optička snaga. Optička snaga sočiva žarišne daljine 100 cm uzima se kao jedinica i naziva se dioptrijom.
Postoji određena veza između žižne daljine sabirne leće, kao i udaljenost od objekta do sočiva i od sočiva do slike, izražena takozvanom osnovnom formulom sočiva:
1 / a + 1 / a 1 \u003d 1 / Ž
gdje je a 1 udaljenost od objekta do sočiva;
a je udaljenost od sočiva do slike;
F je žižna daljina sočiva.
Iz formule se vidi da se povećanjem udaljenosti od objekta do sočiva udaljenost od njegove slike do sočiva smanjuje i obrnuto.
Odnos linearnih dimenzija optičke slike i linearnih dimenzija prikazanog objekta naziva se skala slike.
Jednostavna sočiva nisu bez nedostataka. Dakle, ako kao fotoobjektiv koristite jednostavni objektiv, slika neće biti dovoljno oštra i izobličena. Ove nedostatke slike uzrokuju brojne mane sočiva - sferna i hromatska aberacija, izobličenje, astigmatizam i koma.
Do sferne aberacije dolazi zato što srednji dio sočiva sakuplja manje zraka od rubova, a zrake koje su prošle blizu sredine sočiva sakupljaju se dalje od zraka koje su prolazile blizu ivica sočiva. Kao rezultat sferne aberacije na glavnoj optičkoj osi sočiva dobijaju se višestruki fokusi, što dovodi do stvaranja neoštre slike. U proizvodnji sočiva, efekt sferne aberacije smanjuje se postavljanjem manje jake difuzne leće na sabirnu leću. Vrsta sferne aberacije je koma, koja je karakteristična za objekt smješten pod kutom prema optičkoj osi sočiva. Slika se u ovom slučaju dobija u obliku lika komete.
Kromatska aberacija je uzrokovana disperzijom svjetlosti. Slika u boji u ovom slučaju nije oštra, jer se žarišta zraka različitih boja spektra, zbog nejednakog indeksa loma, nalaze na različitim tačkama optičke osi. U posljednje vrijeme zahtjevi za hromatskom korekcijom sočiva naglo su porasli zbog široko rasprostranjenog razvoja fotografije u boji i bioskopa. U praksi se hromatska aberacija eliminira odabirom konvergentnih i difuznih sočiva koja imaju željeni indeks loma.
Uzrok izobličenja otprilike je isti kao i sferna aberacija. Ovaj nedostatak jednostavnog sočiva dovodi do primjetnih zakrivljenosti ravnih linija predmeta. Na prirodu izobličenja utječe položaj dijafragme (neprozirna ploča s okruglom rupom u sredini): ako se dijafragma nalazi ispred sočiva, izobličenje postaje bačvastog oblika; ako se dijafragma nalazi iza sočiva - jastučić. Izobličenja se primjetno smanjuju kada je membrana postavljena između linija.
U slučaju kada se objekt nalazi pod određenim uglom u odnosu na optičku osu sočiva, oštrina vertikalnih ili horizontalnih linija je poremećena. Takva izobličenja slike nastaju zbog astigmatizma - najneuhvatljivije mane sočiva. Optički sistem sa značajno smanjenim astigmatizmom naziva se anastigmat.
DOBIJANJE OPTIČKE SLIKE U KAMERI
Optička slika objekta u kameri u vreme snimanja dobija se na isti način kao i sočivo. Bilo koji predmet fotografije je kolekcija svjetlećih ili osvijetljenih točaka, stoga konstrukcija slika dviju krajnjih točaka objekta određuje položaj cijele slike. Svaka kamera ima neprozirnu kameru i sočivo, koje je kolektivno sočivo ispravljeno od aberacija. optički sistem od određenog broja sočiva. Objektiv gradi optičku sliku predmeta na materijalu osjetljivom na svjetlost smještenom na stražnjoj strani fotoaparata. Postavljanjem predmeta na različite udaljenosti od sočiva možete dobiti optičku sliku njegove nejednake veličine. Objekti su najčešće daleko od sočiva, a slike su stvarne, smanjene i obrnute. Kad je subjekt postavljen malo izvan fokusa (sprijeda), slika je stvarna, uvećana i obrnuta. Onda ako objekt postavite bliže fokusu važeća slika neće raditi. U ovom slučaju, slika je zamišljena, uvećana i uspravna.