شکست نور در عدسی جمع کننده. شکست نور در لنزها
شکست نور - تغییر در جهت انتشار تابش نوری (نور) هنگام عبور از رابط بین دو رسانه.
قوانین شکست نور:
1) اشعه حادثه ، اشعه شکسته شده و عمود بر نقطه بروز رابط بین دو رسانه در یک صفحه قرار دارد .
2) نسبت سینوس زاویه بروز به سینوس زاویه شکست یک مقدار ثابت برای یک جفت رسانه معین است. این ثابت را ضریب شکست n 21 از محیط دوم نسبت به حالت اول می نامند:
ضریب شکست یک محیط نسبت به خلا را ضریب شکست مطلق می نامند. قانون اسنل-دکارت. اشعه حادثه ای ، خط طبیعی و اشعه شکسته شده در یک صفحه هستند. با دانستن اینکه زاویه بروز 30 درجه و شکست 22 درجه است ، از جدول ضریب شکست در این فصل استفاده کنید تا مشخص شود مایع مورد نظر چیست. انعکاس کامل و زاویه مرز. سپس ما تجزیه و تحلیل می کنیم که چه اتفاقی می تواند رخ دهد وقتی که نور از یک محیط انکساری بیشتر به یک محیط انکساری کمتر مانند شیشه و هوا تبدیل می شود.
ضریب شکست نسبی دو محیط برابر با نسبت ضریب شکست مطلق آنها n 21 \u003d n 2 / n 1 است
ضریب شکست مطلق یک محیط کمیت n نامیده می شود که برابر است با نسبت سرعت از امواج الکترومغناطیسی موجود در خلا به سرعت فاز آنها v در محیط n \u003d c / v
3) پرتویی از نور ، که در رابط بین دو محیط عمود بر سطح رخ می دهد ، بدون شکست به محیط دیگری منتقل می شود.
می توانیم ببینیم که یک قسمت از نور بازتابنده است و قسمت دیگر شکسته می شود. با افزایش زاویه بروز ، زاویه شکست می تواند 90 درجه باشد. در وضعیت توصیف شده ، زاویه بروز را زاویه آستانه می نامند. همه در حال سقوط است امواج نور منعکس شده ضریب شکست ماده جامد نسبت به مایع را تعیین کنید. فیبر نوری را می توان با سیم مسی مقایسه کرد که انرژی الکتریکی را منتقل می کند اما عمدتا از شیشه ساخته شده و انرژی نور را منتقل می کند. یک فیبر نوری از یک هسته شیشه ای با ضریب شکست بالا و یک روکش شیشه با ضریب شکست پایین تشکیل شده است.
4) اشعه های حادث شده و شکسته برگشت پذیر هستند: اگر پرتوی حادثه در امتداد مسیر پرتوی شکسته هدایت شود ، در این صورت پرتوی شکسته مسیر پرتوی حادثه را دنبال می کند.
بازتاب کلی درونی - بازتاب نور در رابط دو ماده شفاف ، همراه با شکست نیست. انعکاس داخلی کامل هنگامی اتفاق می افتد که پرتوی نوری بر روی سطحی برخورد کند که این محیط را از محیط دیگری که از نظر نوری دارای چگالی کمتری است جدا کند ، در حالی که زاویه بروز از زاویه محدود شکستگی بیشتر باشد.
پرتوی نوری که به الیاف وارد می شود ، تکرار می شود بازتاب کامل بر روی سطح جدا کننده دو نوع شیشه و در نتیجه در مسافت های طولانی با اتلاف انرژی بسیار کم گسترش می یابد. فیبر نوری در ارتباطات از راه دور ، پزشکی و غیره کاربرد دارد. در ارتباطات از راه دور ، یک فیبر نوری می تواند بیش از ده هزار تماس تلفنی همزمان داشته باشد ، که باعث می شود این نوع کار که بیشتر مورد تقاضای تجهیزات محاسباتی جهان است ، آسان تر شود. انتقال سیگنال ها بین رایانه ها و سیستم ها از طریق تلفن در حال تبدیل شدن به امری عادی است.
مسیر پرتوهای موجود در عدسی.
لنز جسمی شفاف است که توسط دو سطح کروی محدود شده است. اگر ضخامت خودش باشد
لنز در مقایسه با شعاع انحنای سطوح کروی کوچک است ، سپس لنز نامیده می شود لاغر.
لنزها همگرا و پراکنده هستند. جمع شدن لنزها (مثبت) لنزهایی هستند که پرتویی از پرتوهای موازی را به همگرا تبدیل می کنند. پراکندگی لنزهای (منفی) لنزهایی هستند که پرتوی پرتوهای موازی را به اشعه های واگرا تبدیل می کنند. لنزهایی که دارای نقاط میانی ضخیم تر از لبه ها هستند ، جمع می شوند و آنهایی که لبه های ضخیم تری دارند ، پراکنده می شوند.
به عنوان مثال ، اینترنت می تواند رایانه های سراسر جهان را به اطلاعات بی شماری که در هر یک از رایانه های دیگر متصل به وب موجود است متصل کند. یکی دیگر از کاربردهای رایج فیبر نوری ، که در حال گسترش است ، در انتقال برنامه های تلویزیونی کابل نوری است. رشته نوری که در پزشکی نیز استفاده می شود ، می تواند به راحتی در بدن انسان نفوذ کند ، سیگنال های نوری را حمل می کند که انواع مختلفی از دستکاری ها و معاینات جراحی را امکان پذیر می کند. درباره پراکندگی نور در افسون های رنگی بخوانید.
خط مستقیمی که از مراکز انحنای O1 و O2 سطوح کروی عبور می کند نامیده می شود محور اصلی نوری لنز... در مورد لنزهای نازک ، تقریباً می توان فرض کرد که محور نوری اصلی در یک نقطه با لنز تلاقی کند ، که معمولاً نامیده می شود مرکز نوری لنز O... پرتو نور بدون انحراف از جهت اصلی از مرکز نوری لنز عبور می کند. تمام خطوط عبوری از مرکز نوری نامیده می شوند محورهای نوری جانبی
انکسار اتمسفر جو زمین در ارتفاعات نادر و در ارتفاعات کم متراکم است. ما می دانیم که ضریب شکست هر چه چگالی بیشتر باشد بیشتر است. بنابراین ، نور ستاره ای که در زمین مشاهده می شود ، هنگام عبور از لایه های جو ، شکست می خورد و بنابراین از جهت اصلی خود دور می شود تا به ناظر برسد. پرتوی نوری که از پایین استخر می آید به سطح صاف آب می رسد ، همانطور که در تصویر در کنار آن نشان داده شده است. مقداری از نور منعکس شده و برخی دیگر در هوا شکسته می شوند.
با توجه به ضریب شکست آب به ترتیب 1 ، 3 ، به ترتیب می پرسیم: آیا دو گیرنده می توانند سیگنال را دریافت کنند؟ در چه طول موجی سیگنال به زیردریایی می رسد؟ کدام گزینه به درستی مسیر پرتوی نور از طریق قطره را نشان می دهد؟ اگرچه آنها نمی دانند که ضریب شکست آب 1.33 است ، اما آنها از تجربه روز خود قانون شکست را می دانند و بنابراین می توانند ماهیگیری خود را انجام دهند. تصویر بالا فقط شماتیک است. این ایده هندوستان از موقعیت ماهی است.
اگر یک پرتوی از اشعه به موازات محور اصلی نوری به لنز هدایت شود ، پس از عبور از لنز پرتوهای (یا ادامه آنها) در یک نقطه F جمع می شوند ، که به آن کانون اصلی لنز گفته می شود. دارند لنز نازک دو کانون اصلی وجود دارد که به طور قرینه در محور نوری اصلی نسبت به لنز قرار دارند. برای جمع آوری لنزها ، این ترفندها واقعی هستند ، برای پراکندگی ، آنها خیالی هستند. پرتوهای پرتوی موازی با یکی از محورهای نوری ثانویه ، پس از عبور از لنز نیز به نقطه F "متمرکز می شوند ، که در تقاطع محور ثانویه با صفحه کانونی F واقع شده است ، یعنی یک صفحه عمود بر محور نوری اصلی و عبور از کانون اصلی. فاصله بین مرکز نوری لنز O و کانون اصلی F فاصله کانونی نامیده می شود. با همان حرف F مشخص می شود. برای یک لنز همگرا ، F\u003e 0 ، برای لنز منتشر ، F< 0.
توجه داشته باشید که ماهی در این موقعیت تقریباً در حالت سکون است. یک ماهیگیر در یک قایق مستقیم به آبهای زلال و آرام نگاه می کند. او ماهی را می بیند که 30 سانتی متر از سطح آزاد آب فاصله دارد. عمق ماهی چقدر عمیق است؟ 4- داده شده: ضریب شکست نسبی آب به هوا 3 شکل سمت چپ یک پرتوی نور را نشان می دهد که بر روی دیواره شیشه ای جدا شده هوا و آب را نشان می دهد. نور ارسال می شود فیبر نوری داخل بدن بدون ترک دیواره های نخ. تصویر یک شی rend ارائه شده توسط یک آینه تخت همیشه همان اندازه جسم خواهد بود.
مقدار D ، که متقابل فاصله کانونی است ، قدرت نوری لنز نامیده می شود. واحد قدرت نوری SI دیوپتر (دیوپتر) است.
مسیر پرتو در لنزها
خاصیت اصلی لنزها توانایی دادن تصاویر از اشیا است. تصاویر می توانند مستقیم یا معکوس ، واقعی یا خیالی ، بزرگ یا کاسته شوند.
آینه های کروی با دیافراگم کوچک با اشعه های حادثه ای در نزدیکی محور اصلی و نسبت به همان محور کمی متمایل هستند ، عملا سیستم های کلاله ای هستند. لنزهای کروی انعکاس نور در یک مرز کروی منجر به ایجاد تصاویر واضح از اجسام می شود و در نتیجه از آینه های کروی استفاده می شود. انکسار در مرز کروی نیز منجر به تشکیل تصاویر می شود که منجر به استفاده از لنزهای کروی می شود. لنز کروی مجموعه ای از سه محیط همگن و شفاف است که توسط دو سطح غیر مسطح از هم جدا شده اند.
موقعیت تصویر و شخصیت آن را می توان با استفاده از ساختارهای هندسی تعیین کرد. برای این منظور از خواص برخی پرتوهای استاندارد (پرتوهای شگفت انگیز) استفاده می شود که مسیر آنها مشخص است. اینها اشعه هایی هستند که از مرکز نوری یا یکی از کانون های عدسی عبور می کنند و همچنین پرتوهای موازی با محورهای نوری اصلی یا یکی از محورهای ثانویه هستند. تصویربرداری از لنز نازک:
به سطوح جداسازی لنزها لبه گفته می شود. مرزهای لنز یا کروی است ، یا یکی کروی است و دیگری مسطح است. از لنزها در بسیاری از ابزارهای نوری مانند عینک ، عینک ، دوربین شکاری ، ذره بین و میکروسکوپ استفاده می شود. اشیایی که ما در اینجا به آنها می پردازیم مواردی هستند که دارای همان ابزارهای افراطی هستند و واسطه ظریف تر است. رایج ترین آنها لنزهای شیشه ای غوطه ور در هوا هستند. هندسه های اصلی لنز در زیر نشان داده شده است. انواع لنزها ما می توانیم دو گروه از لنزها را تشخیص دهیم: لنزهای همگرا ، که بر روی پرتو نور حادث شده به موازات محور اصلی قرار می گیرند و لنزهای واگرا ، که از پرتو حادثه به موازات محور اصلی جدا می شوند.
1. یک پرتو به موازات محور اصلی نوری از نقطه کانونی اصلی عبور می کند.
2. یک پرتو به موازات محور نوری ثانویه از کانون ثانویه عبور می کند (یک نقطه در محور نوری ثانویه).
3. پرتوی که از مرکز نوری عدسی عبور می کند ، شکسته نمی شود.
4- تصویر واقعی محل تلاقی اشعه است. تصویر شبح - تقاطع پسوندهای اشعه
انواع زیر عدسی ها به گروه های تقسیم شده است: لنزهای مقعر مقعر مقعر مقعر مقعر دو مقعر مقعر مقعر مقعر ، لنزهای نازک نامیده می شوند ، ضخامت آنها بسیار کمتر از شعاع انحنای لبه ها است. فقط لنزهای نازک تصاویر واضحی ایجاد می کنند. کلاله ای ما یک لنز نازک را به صورت زیر نشان می دهیم: یک لنز نازک که یک لنز نازک را جمع می کند ، واگرایی می کند. فصل 14 به نقطه تلاقی عدسی با محور اصلی مرکز نوری گفته می شود. تمرکز روی یک لنز کروی نازک.
این نقطه تصویر کانونی لنز است. فاصله بین فوکوس و لنز است فاصله کانونی عدسی اگر یک منبع نور نقطه ای را در محور اصلی عدسی همگرا قرار دهیم که منبع آن در کانون لنز باشد ، در پرتو موازی با محور اصلی عدسی ، یک نور ظهور خواهیم داشت. شی focus فوکوس نقطه ای در طرف دیگر لنز است ، در همان فاصله تصویر فوکوس. در یک لنز واگرا ، کانون ها مجازی هستند ، زیرا در تقاطع پسوندهای پرتوهای نور قرار دارند.
جمع آوری لنز
1. اگر جسم در پشت قرار داشته باشد تمرکز مضاعف.
برای ساختن تصویر از یک شی ، باید دو اشعه بگیرید. اولین اشعه از بالای جسم به موازات محور اصلی نوری عبور می کند. بر روی عدسی ، پرتو شکسته شده و از نقطه کانونی عبور می کند. اشعه دوم باید از بالای جسم از طریق مرکز نوری لنز هدایت شود ، بدون شکست عبور می کند. در تقاطع دو اشعه ، نقطه A 'قرار دهید. این تصویر نقطه بالای جسم خواهد بود. تصویر نقطه پایین جسم نیز به همین ترتیب ساخته شده است. نتیجه ساخت یک تصویر واقعی ، وارونه ، کاهش یافته است.
قبول دارم که برای یک لنز همگرا با کانون واقعی ، فاصله کانونی مثبت است. برای یک لنز واگرا که دارای کانونی مجازی است ، فاصله کانونی منفی است. 227 فصل 14 در مورد لنزهای همگرا یا واگرا ، پرتوی نوری که از مرکز نوری لنز عبور می کند منحرف می شود. اگر یکی از لنزهای ارائه شده در محیط نازک تری نسبت به محیط تشکیل دهنده آن غوطه ور شود ، لنز در رفتار نوری خود معکوس می شود. برای یک لنز همگرا ، مثبت بودن مثبت ، و همچنین فاصله کانونی. برای یک لنز واگرا ، انحراف منفی است.
2. اگر موضوع در نقطه تمرکز مضاعف باشد.
برای ساختن باید از دو تیر استفاده کنید. اولین اشعه از بالای جسم به موازات محور اصلی نوری عبور می کند. بر روی عدسی ، پرتو شکسته شده و از نقطه کانونی عبور می کند. اشعه دوم باید از بالای جسم از طریق مرکز نوری لنز هدایت شود ، بدون شکستن از لنز عبور می کند. در تقاطع دو تیر ، نقطه A1 را تنظیم کنید. این تصویر نقطه بالای جسم خواهد بود. تصویر نقطه پایین جسم نیز به همین ترتیب ساخته شده است. در نتیجه ساخت ، تصویری بدست می آید که ارتفاع آن با ارتفاع جسم منطبق است. تصویر وارونه و معتبر است
امتداد پرتوهای نور در نقطه ای 20 سانتی متری از مرکز نوری لنز قطع می شود. فاصله کانونی و نزدیکی لنز را تعیین کنید. راه حل فاصله کانونی لنز برابر است با مدول فاصله ای که نقطه را از محور اصلی جدا می کند ، جایی که پیش بینی های پرتوهای نور ظهور به مرکز نوری لنز می رود. با دانستن اینکه لنز در هوا غوطه ور است ، ضریب شکست آن 1.0 و ضریب شکست لنز 1.5 است ، فاصله کانونی و مجاورت لنز تعیین می شود. بین آنها ، یک منبع نوری از ابعاد کوچک به طور مناسب قرار گرفته به طوری که پرتو حاصل منحصراً از پرتوهای موازی با محور اصلی تشکیل شده است.
3. اگر سوژه در فضای بین کانون و دو کانونی قرار گرفته باشد
برای ساختن باید از دو تیر استفاده کنید. اولین اشعه از بالای جسم به موازات محور اصلی نوری عبور می کند. بر روی عدسی ، پرتو شکسته شده و از نقطه کانونی عبور می کند. پرتو دوم باید از بالای جسم از طریق مرکز نوری لنز هدایت شود. بدون انکسار از لنز عبور می کند. در تقاطع دو اشعه ، نقطه A 'قرار دهید. این تصویر نقطه بالای جسم خواهد بود. تصویر نقطه پایین جسم نیز به همین ترتیب ساخته شده است. نتیجه ساخت یک تصویر بزرگ ، وارونه ، بزرگ است
با ترسیم نمودار وضعیت موقعیت بین لنز و آینه را تعیین کنید که منبع نقطه باید در آن قرار داشته باشد. با استفاده از نمودار ، فاصله بالای آینه و مرکز نوری لنز را نشان دهید. تعیین هندسی تصاویر لنز تصویری که با یک لنز کروی نازک گرفته می شود توسط نوری که سوژه را از جلوی صورت خارج کرده و از لنز عبور می کند تعیین می شود. برای انجام این کار ، کافی است یک پرتو نوری به موازات محور اصلی در نظر گرفته شود که در جهت کانونی و پرتو نور در جهت مرکز نوری شکسته شود.
لنز انتشار
سوژه در مقابل لنز منتشر قرار گرفته است.
برای ساختن باید از دو تیر استفاده کنید. اولین اشعه از بالای جسم به موازات محور اصلی نوری عبور می کند. روی لنز ، پرتو به شکلی شکسته می شود که ادامه این پرتو به کانون توجه می رسد. و پرتوی دوم که از مرکز نوری عبور می کند ، از ادامه پرتوی اول در نقطه A 'عبور می کند - این تصویر نقطه بالایی جسم خواهد بود. تصویر نقطه پایین جسم نیز به همین ترتیب ساخته می شود. نتیجه یک تصویر مستقیم ، کوچک و مجازی است. وقتی جسم نسبت به لنز منتشر منتقل می شود ، همیشه یک تصویر مجازی مستقیم ، کاهش یافته به دست می آید. وقتی جسم نسبت به لنز پخش کننده منتقل می شود ، همیشه یک تصویر مجازی مستقیم ، کاهش یافته به دست می آید.
برای یک لنز همگرا ، از دو نقطه مرجع واقع در محور اصلی با دو برابر فاصله کانونی استفاده می شود همانطور که در نمودار سمت نشان داده شده است. برای جسمی که در مقابل شی اصلی قرار گرفته است ، تصویر ایجاد شده واقعی ، معکوس و کوچکتر از جسم است. این سیستم نوری ، به عنوان مثال ، در دوربین ها و دوربین های فیلمبرداری استفاده می شود. برای این دستگاه ها ، یک لنز همگرا تصویری واقعی ، معکوس و کوچکتر از فیلم در مقابل فیلم ایجاد می کند.
مثالی مهم دیگر ، کره کره چشم است که دارای چندین عنصر است که به عنوان لنزهای همگرا عمل می کنند و دارای یک تصویر واقعی ، معکوس و کوچکتر از جسم واقعی بر روی شبکیه هستند. برای جسمی که بین نقطه اصلی در مقابل جسم و کانون لنز قرار دارد ، ما یک تصویر واقعی ، وارونه و بزرگتر از جسم تشکیل می دهیم. نمونه هایی از کاربردهای این لنزها ، دستگاه های پروژکتور پروژکتور و پروژکتورهای سینماتوگرافی است.
موقعیت تصویر و ماهیت آن (واقعی یا خیالی) را نیز می توان با استفاده از محاسبه کرد
فرمولهای لنز نازک. اگر فاصله شی از لنز با d مشخص شود و فاصله لنز تا تصویر با f مشخص شود ، فرمول لنز نازک را می توان به این صورت نوشت:
مقادیر d و f نیز از قاعده خاصی از علائم پیروی می کنند: d\u003e 0 و f\u003e 0 - برای اشیا واقعی
در تصویر قبلی ، نمودار ذره بین یا ذره بین را مشاهده می کنید ، متشکل از یک لنز همگرا ، جسمی که بین کانون جسم و لنز قرار دارد. تصویر بدست آمده مجازی ، صحیح و بزرگتر از شی است. روابط جبری تصاویر در لنزها همانند آینه ها ، می توانیم از نظر جبری اندازه تصویر تولید شده توسط لنز را تعیین کنیم. برای دستیابی به این هدف ، ما از یک طرح مرجع گاوسی استفاده کردیم. مشخص کنید که فاصله صفحه از لنز برای قرار گرفتن یک تصویر واقعی و واضح از جسم و همچنین بزرگنمایی جانبی خطی ، باید چقدر قرار داشته باشد.
(یعنی منابع نوری واقعی ، نه پسوندهای پرتوهای همگرا در پشت لنز) و تصاویر ؛ د< 0 и f < 0 – для мнимых источников и изображений.
هندسی اپتیک قوانین انتشار نور را مطالعه می کند ، نکات اصلی این علم را در رابطه با به دست آوردن عکس در نظر بگیرید. این امکان را به شما می دهد تا درک عمیق تری از فرآیندهای رخ داده در دوربین شما داشته باشید.
راه حل هدف دستگاه لنز همگرا یا مجموعه ای از آنها است. برای شارپ بودن تصویر باید تصویر روی فیلم شکل بگیرد. برای اشیا on روشن مسافت زیاد فاصله را می توان خیلی بیشتر از فاصله کانونی لنز در نظر گرفت. راه حل از آنجا که ذره بین یک لنز همگرا است ، جسم باید بین کانون و مرکز نوری قرار گیرد. موقعیتی را که باید اسلاید در آن قرار بگیرد تعیین کنید تا بتوانید تصویر را با فاصله 1.0 متر از لنز بر روی صفحه نمایش دهید.
دانشجو می خواهد آزمایشی را برای روشن کردن چوب بازی با تمرکز فقط با یک عدسی ، اشعه ای از نور خورشید بر روی سر چوب انجام دهد. با دانستن اینکه تصویر 5 برابر بزرگتر از جسم است ، فاصله کانونی لنز در سانتی متر چقدر است؟ برای اینکه تصویر یک شی always همیشه در شبکیه شکل گرفته باشد ، لازم است که تنوع ایجاد شود مردمک چشم تغییر کرده. یک جسم بسیار دور می تواند در نزدیکترین نقطه ، حداقل فاصله مورد نیاز برای دید متفاوت ، به ناظر نزدیک شود.
کلمه "عکاسی" به معنای نوشتن با کمک نور است (از یونانی "عکس" - نور و "گراپیو" - نوشتن). در واقع ، عکاسی از بسیاری از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نور به عنوان روش بدست آوردن تصاویر پایدار استفاده می کند. با استفاده از خصوصیات فیزیکی نور ، معلوم می شود تصویر نوری اجسام برداشته شده ، و تحت تأثیر شیمیایی نور ، این تصویر ثابت شده و پایدار می شود.
طبیعت نور
نور ، مانند صدا ، ماهیت موجی دارد. به امواجی که در اثر تراکم متحرک و کمی هوا در اثر لرزش مکانیکی هر جسمی تشکیل می شوند ، صدا گفته می شود و امواج نوری امواج الکترومغناطیسی هستند که با سرعت 300000 کیلومتر بر ثانیه منتشر می شوند.
منابع نور در نظر گرفته می شوند تمام اجسامی که بدون توجه به نور می توانند دیده شوند و خود بدن های اطراف را روشن می کنند. از منبع نور ، نوسانات الکترومغناطیسی ، یعنی نور ، در همه جهات پخش می شود. برای روشنایی ، فقط آن قسمت از نور مهم است که ، افتادن در چشم انسان ، باعث ایجاد احساس بینایی می شود. به این قسمت از نور شار درخشان گفته می شود. واحد شار نوری لومن (lm) است. به عنوان مثال ، بگذارید اشاره کنیم که یک شمع معمولی فقط 10-15 لومن ، و لامپ های الکتریکی - صدها و هزاران لومن ، جریان روشن می دهد. شار نورانی خورشید 10 25 لیتر است. به همین دلیل گرفتن عکس و فیلم در هوای مناسب آفتابی راحت تر است.
برای توصیف لامپ های الکتریکی ، شاخص دیگری اغلب استفاده می شود - بازده درخشان ، که در شار نورانی بر حسب لومن بر وات توان لامپ بیان می شود. در عکاسی ، برای ایجاد نور مصنوعی ، از چراغ های عکس با اندازه نسبتاً کوچک استفاده می شود ، اما از نظر عادی در خروجی نور به طور قابل توجهی بالاتر متفاوت است. بنابراین ، یک لامپ 500 وات معمولی برای ولتاژ 127 ولت دارای بازدهی درخشان 17.8 لیتر بر ثانیه و یک مبدل حرارتی با همان قدرت و ولتاژ مشابه - 32 لیتر در ثانیه است.
شار نوری تقریباً هرگز به طور مساوی توسط منابع نوری در همه جهات ساطع نمی شود. به عنوان مثال ، یک لامپ الکتریکی معلق از سقف نور بیشتری به سمت پایین ، نور کمتری در طرفین و بسیار کم به سمت بالا ساطع می کند. برای توصیف منبع نور با مقدار نوری که از آن در جهت خاصی ساطع می شود ، از مفهوم شدت نور استفاده می شود. کندلا به عنوان واحدی از شدت نور گرفته می شود. هرچه شار نورانی قدرتمندتر و واضح تر باشد ، شدت درخشان منبع نیز بیشتر است. لامپ های عکس ویژه با شدت زیاد نور مشخص می شوند. به عنوان مثال ، شدت درخشان لامپ های آینه ای 500 وات 10 هزار کندل است.
شدت نور لامپ ها در جهت روشنایی را می توان با استفاده از بازتابنده ها یا بازتابنده ها به میزان قابل توجهی افزایش داد. بنابراین ، در عکاسی برای نور مصنوعی ، معمولاً از نورهای ویژه استفاده می شود.
همان منبع نور بسته به فاصله بین آن و سطح روشن ، متفاوت متفاوت می شود. در واقع ، در نزدیکی لامپ ، شار نورانی در یک منطقه کوچک توزیع می شود و نور زیادی در واحد سطح سقوط می کند. دور از لامپ ، همان شار نورانی در یک منطقه بزرگ می افتد و نور کمی در واحد سطح سقوط می کند. علاوه بر فاصله از لامپ ، زاویه جهت گیری اشعه ها نیز مهم است. با بروز عمود اشعه ها ، شار نورانی در یک منطقه کوچکتر از میزان بروز مورب اشعه ها توزیع می شود.
نسبت شار نورانی به ناحیه ای که روی آن قرار می گیرد ، روشنایی نامیده می شود. Lux (lx) به عنوان واحد روشنایی در نظر گرفته می شود. Lux روشنایی است که توسط شار نورانی 1 lm در مساحت 1 m 2 ایجاد می شود. در عکاسی از دستگاهی به نام متر نوردهی عکس برای تعیین سرعت روشن شدن اجسام مورد شلیک و همچنین قرار گرفتن در معرض نوردهی مورد نیاز در حین عکسبرداری استفاده می شود.
قوانین انتشار نور در رسانه های شفاف در یکی از شاخه های فیزیک به نام نوری هندسی یا اشعه در نظر گرفته شده است.
برای درک نحوه کار کردن ابزارهای نوری (دوربین های عکاسی ، دوربین های شکاری و ...) لازم است با قوانین اپتیک هندسی آشنا شوید.
بازتاب و بازتاب نور
اشعه ای از نور که در یک محیط همگن منتشر می شود ، یک خط است. به عنوان مثال ، در مرز دو رسانه ، "هوا - شیشه" یا "هوا - آب" ، جهت پرتو نور تغییر می کند. در این حالت ، بخشی از نور به چهارشنبه اول برمی گردد. به این پدیده بازتاب گفته می شود.
قانون انعکاس نور ، موقعیت نسبی پرتو حادثه AO ، سیستم پرتوی منعکس شده و AO عمود بر سطح MM را که در نقطه بروز بازسازی می شود ، تعیین می کند. اگر به زاویه بین شعاع اتفاقی AO و عمود AO به سطح MM ، از نقطه بروز بازیابی شود ، زاویه بروز گفته می شود و زاویه بین عمود و سیستم اشعه منعکس شده ، زاویه انعکاس نامیده می شود ، در این صورت زاویه بازتاب برابر با زاویه بروز است. علاوه بر این ، اشعه حادثه ، پرتوی منعکس شده و عمود بر رابط بین دو رسانه در یک صفحه قرار دارد.
شناخته شده است که جهت انتشار نور در رابط بین دو رسانه تغییر می کند. همانطور که اشاره کردیم ، بازتاب جزئی نور وجود دارد. قسمت دیگر نور ، در مواردی که محیط دوم شفاف است ، از مرز رسانه عبور می کند ، در حالی که به طور معمول ، جهت انتشار تغییر می کند. به عبارت دیگر ، اگر پرتوی نور قبل از شکست در جهت AO منتشر شود ، پس از شکست در نقطه O ، بیشتر در جهت OD می رود. به این پدیده انکسار گفته می شود.
هنگامی که نور در سطوح مات انکسار می شود ، مانند بازتاب ، پراکنده می شود. این پدیده هنگام عکاسی و فیلمبرداری مورد توجه قرار می گیرد. احاطه منبع نور با شیشه یخ زده یا شیر باعث می شود که نور نرم تر شود و ضربه مستقیم نور خیلی روشن را به چشم منتقل کند.
با اندازه گیری زاویه بروز و انکسار می توان قوانین زیر را در شکست نور تعیین کرد: نسبت سینوس زاویه بروز به سینوس زاویه انکسار یک مقدار ثابت برای این دو رسانه است (ضریب شکست مواد معمولاً نسبت به هوا نشان داده می شود) و از آن به عنوان شاخص (شاخص) انکسار محیط دوم نسبت به اول استفاده می شود. پرتوهای حادثه ، پرتودرنگ و عمود بر رابط بین دو رسانه ، که در نقطه وقوع اشعه بازسازی شده اند ، در همان صفحه قرار دارند.
شاخص های انکسار برای رسانه های مختلف متفاوت است. بنابراین ، عینک های نوری مورد استفاده در تولید تجهیزات عکاسی و فیلم دارای ضریب شکست از 1.47 تا 2.04 هستند. عینک های نوری با ضریب ضریب بالاتر به نام های فلین ، دارای تاج پایین تر شناخته می شوند.
زندانها و لنزها
منشورها در سیستم های نوری ، پدیده انتقال نور از طریق اجسام گوه به شکل محدود توسط هواپیماهای غیر موازی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. گوه های شیشه ای به منشور نوری گفته می شود. در سازهای نوری ، اغلب یک منشور شیشه ای استفاده می شود ، که پایه آن یک مثلث ایزوله است. یک پرتوی نوری که از منشور عبور می کند ، دو بار در نقاط B و C خنک می شود و همیشه به سمت قسمت وسیع آن منحرف می شود. منشور به شما امکان می دهد پرتوی نور را 90 درجه بچرخانید ، که برای مثال در ردیف های دوربینی دوربین لازم است. جهت پرتو نور نیز می توان 180 درجه تغییر کرد (دوربین شکاری منشور).
پراکندگی نور... پرتوهای رنگ های مختلف به روش های مختلف در شیشه ای مقاوم می شوند. پرتوهای بنفش دارای بالاترین ضریب شکست ، رنگهای قرمز کمترین آنها را دارند. بنابراین ، هنگامی که اشعه ای از نور سفید ، متشکل از رنگ های مختلف ، به منشور برخورد می کند ، در تعدادی از پرتوهای رنگی تجزیه می شود ، یعنی یک طیف تشکیل می شود. به این پدیده پراکندگی نور گفته می شود.
لنزها مهمترین قسمت تقریباً تمام دستگاههای نوری لنزها هستند - شفاف ، اغلب بدنهای شیشه ای که توسط سطوح کروی محدود شده اند. اولین لنز در سمت چپ لنز biconvex نام دارد ؛ لنز چهارم biconcave است. لنزهای سوم و آخر از یک طرف محدب و از طرف دیگر مقعر هستند. به این لنزها لنزهای منیسک یا به طور ساده منیسک گفته می شود. سه لنز چپ در وسط ضخیم تر از لبه ها هستند و به آنها لنزهای جمع آوری گفته می شود. سه لنز سمت راست لنزهای پراکنده ، ضخیم تر در لبه ها هستند.
در مورد تأثیر جمع آوری و پخش لنزها توضیح می دهد. یک لنز جمع آوری را می توان معمولاً به عنوان مجموعه ای از تعداد زیادی منشور در وسط وسط و یک لنز پراکنده نشان داد - به عنوان مجموعه ای از منشورها که به سمت لبه ها گسترش می یابد. منشورها پرتوهای نوری را به سمت انبساط منحرف می كنند ، بنابراین لنزها ، ضخیم تر از وسط ، پرتوهای را به وسط منحرف می كنند ، یعنی آنها را جمع می كنند ، و ضخیم تر در لبه ها ، پرتوهای را به لبه ها منحرف می كنند ، یعنی آنها را پراكنده می كنند.
اگر لنز جمع آوری در مقابل منبع نور قرار داشته باشد و صفحه ای در پشت آن قرار گیرد ، پس از آن با تغییر فاصله بین منبع نور تا لنز یا لنز و صفحه نمایش ، می توانید یک تصویر معکوس (معکوس) روشن از منبع نور روی صفحه نمایش بدست آورید.
این بدان معنی است که پرتوهای ساطع شده از هر نقطه A از منبع نور ، با عبور از لنز ، دوباره در یک نقطه A 1 جمع می شوند و علاوه بر این ، فقط روی صفحه نمایش می شوند.
خط مستقیم عبور از مراکز سطوح کروی C1 و C 2 که لنزها را به هم وصل می کند ، محور نوری لنز OO نامیده می شود. نقطه ای که در آن اشعه هایی که با پرتو به موازات محور نوری به لنز رفته اند ، تمرکز لنزها نامیده می شوند و هواپیما که از مرکز فوکوس و عمود بر محور نوری عبور می کند ، به صفحه کانونی گفته می شود. فاصله از لنز تا فوکوس ، فاصله کانونی لنزها نامیده می شود. فاصله کانونی لنزهای مختلف بسته به نوع شیشه ای که از آن ساخته شده لنز و به شکل آن متفاوت است. هرچه فاصله کانونی لنزها کوتاهتر باشد ، پرتوهای آن را جمع آوری یا پراکنده می کند. متقابل فاصله کانونی یک لنز به قدرت نوری آن گفته می شود. قدرت نوری لنز با فاصله کانونی 100 سانتی متر به عنوان واحد گرفته می شود و به آن دیوپتر گفته می شود.
بین فاصله کانونی لنزهای جمع آوری و همچنین فاصله از جسم تا لنز و از لنز به تصویر رابطه مشخصی وجود دارد که با فرمول اصطلاحا عدسی بیان شده است:
1 / a + 1 / a 1 \u003d 1 / F
جایی که 1 فاصله از جسم تا لنز است.
a فاصله از لنز تا تصویر است؛
Ф فاصله کانونی لنزها است.
از این فرمول می توان دریافت که هرچه فاصله از جسم تا لنز زیاد شود ، فاصله تصویر آن از لنزها کاهش می یابد و بالعکس.
به نسبت ابعاد خطی تصویر نوری به ابعاد خطی شی نمایش داده شده ، مقیاس تصویر گفته می شود.
یک لنز ساده بدون اشکالاتی ندارد. بنابراین ، اگر از یک لنز ساده به عنوان لنز عکس استفاده می کنید ، تصویر تیز و به اندازه کافی تحریف نخواهد شد. این نقایص تصویر توسط تعدادی از نقص های لنز ایجاد می شود - انحراف کروی و کرومی ، اعوجاج ، آستیگماتیسم و \u200b\u200bکما.
انحراف کروی به این دلیل رخ می دهد که قسمت میانی لنز پرتوهای کمتری را نسبت به لبه ها جمع می کند و پرتوهای نزدیک به وسط لنزها عبور کرده اند و بیشتر از پرتوهای نزدیک به لبه های لنز جمع می شوند. در نتیجه انحراف کروی در محور نوری اصلی لنز ، چندین فوکوس بدست می آید که منجر به شکل گیری یک تصویر ناخوشایند می شود. در ساخت لنزها ، با قرار دادن لنزهای پراکندگی کمتر قوی به لنزهای جمع آوری ، اثر استحکام کروی کاهش می یابد. نوعی انحراف کروی کما است که مشخصه جسم واقع در زاویه ای به محور نوری لنزها است. تصویر در این حالت به شکل شکل دنباله دار به دست می آید.
انحراف کروماتیک در اثر پراکندگی نور ایجاد می شود. در این حالت ، تصویر رنگ ناخوشایند است ، زیرا کانونهای پرتوهای رنگهای مختلف طیف ، به دلیل ضریب شکست نابرابر ، در نقاط مختلف محور نوری قرار دارند. اخیراً ، به دلیل توسعه گسترده عکاسی رنگی و سینما ، الزامات اصلاح کرومیک لنزها به شدت افزایش یافته است. در عمل ، با انتخاب لنزهای جمع آوری و پخش با داشتن ضریب شکست مطلوب ، انحراف کرومی از بین می رود.
علت اعوجاج تقریباً مشابه با انحراف کروی است. این مضرات یک لنز ساده منجر به انحنای چشمگیر خطوط مستقیم اشیا می شود. ماهیت اعوجاج تحت تأثیر موقعیت دیافراگم (یک صفحه مات با سوراخ گرد در وسط) قرار دارد: اگر دیافراگم در جلوی لنز قرار داشته باشد ، پس از آن اعوجاج بشکه ای شکل می شود. اگر دیافراگم در پشت لنز قرار داشته باشد ، به شکل بالش است. اعوجاج هنگامی که دیافراگم بین خطوط قرار می گیرد به طرز چشمگیری کاهش می یابد.
در شرایطی که جسم در زاویه خاصی به محور نوری لنز قرار دارد ، وضوح خطوط عمودی یا افقی مختل می شود. چنین اعوجاج تصویر به دلیل آستیگماتیسم است - بیشترین عیب لنز. یک سیستم نوری با آستیگماتیسم به طور قابل توجهی از بین می رود ، آناستیگمات نامیده می شود.
دستیابی به یک تصویر نوری در یک دوربین
تصویر نوری سوژه در دوربین در زمان عکسبرداری به همان روش لنز بدست می آید. هر موضوع عکاسی مجموعه ای از نقاط درخشان یا روشن است ، بنابراین ، ساخت تصاویر دو نقطه شدید سوژه ، موقعیت کل تصویر را تعیین می کند. هر دوربین دارای یک دوربین مات و لنز است که یک لنز جمعی است که از ناهنجاری ها اصلاح می شود. سیستم نوری از تعداد مشخصی از لنزها این لنزها تصویری نوری از جسم را بر روی یک ماده حساس به نور قرار می دهند که در قسمت پشت دوربین قرار دارد. با قرار دادن یک جسم در فواصل مختلف از لنز ، می توانید یک تصویر نوری از اندازه نابرابر آن بدست آورید. بیشتر اوقات ، اشیاء از لنزها دور هستند و تصاویر واقعی ، کاهش یافته و معکوس هستند. هنگامی که سوژه کمی فراتر از تمرکز (جلو) قرار می گیرد ، تصویر واقعی ، بزرگ شده و برعکس می شود. اگر موضوع را به تمرکز نزدیک کنید ، پس از آن تصویر معتبر کار نخواهد کرد. در این حالت ، تصویری خیالی ، بزرگ شده و به صورت عمودی است.