Leće i njihove glavne karakteristike. Leće i njihove vrste
Leća je prozirno tijelo koje je omeđeno dvjema sfernim površinama. Glavno svojstvo leća je sposobnost davanja slika predmeta. Mogu biti zamišljeni i stvarni, obrnuti i ravni, smanjeni i povećani. Linearne dimenzije slike mijenjaju se ovisno o položaju objekata.
Povećanje leće je omjer linearnih dimenzija slike i predmeta. Faktor povećanja (K) može se izraziti formulom: K \u003d u / v, gdje je u udaljenost od leće do objekta, a v je udaljenost od leće do slike. Faktor povećavanja mjeri koliko su linearne dimenzije objekta veće ili manje od dimenzija slike.
U znanosti postoje koncepti poput sabirne leće i difuzne leće. Prvi je u sredini deblji, a na rubu tanji, drugi je suprotan. Leće karakteriziraju žarišna duljina (od optičkog središta do fokusa: za difuznu leću je negativna, a za sabirnu leću pozitivna) i optička snaga koja se mjeri u dioptrijama. jedna dioptrija je 1 metar. Optička snaga ovisi o radijusima zakrivljenosti sfernih površina leće, kao i o materijalu (njegovom indeksu loma) od kojeg je izrađena. To je recipročna žarišna duljina.
Skupna leća ima sljedeće razlike od difuzne leće:
Skupljajuća leća može se usmjeriti prema objektu s bilo koje strane, a u tom će se slučaju skupljati zrake, jer takva leća ima 2 fokusa. Na optičkoj osi, prednji i stražnji fokus nalaze se na obje strane osi na žarišnoj duljini od glavnih točaka leće.
Materijali za leće
Okuplja svjetlost.
Rubovi su tanji od sredine.
To je zbirka velikog broja trokutastih prizmi koje se šire prema sredini leće (a ne prema rubovima).
Fokus leće (odnosno točka presijecanja zraka nakon loma, smještena na glavnoj optičkoj osi) je stvaran (i nije izmišljen), budući da se zrake same presijecaju, a ne njihova produženja.
Sposoban sakupljati zrake koje padaju na površinu u jednoj točki, koja se nalazi na drugoj strani leće.
Pošaljite svoje dobro djelo u bazu znanja jednostavno. Koristite donji obrazac
Studenti, diplomirani studenti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja na svojim studijima i radu bit će vam vrlo zahvalni.
Objavljeno na http://www.allbest.ru/
Leće i njihove vrste
Leća je prozirno tijelo omeđeno dvjema zakrivljenim (najčešće sfernim) ili zakrivljenim i ravnim površinama. Leće se dijele na konveksne i udubljene.
Leće koje imaju deblje središte od rubova nazivaju se konveksnim. Leće koje imaju sredinu tanju od rubova nazivaju se konkavne.
Ako je indeks loma leće veći od indeksa loma okoline, tada se u konveksnoj leći paralelni snop zraka nakon loma pretvara u silazni zrak. Takve se leće nazivaju skupljanjem (slika 89, a). Ako se paralelna zraka pretvori u divergentnu zraku u leći, tada se te leće nazivaju raspršenjem (slika 89, b). Konkavne leće, u kojima je zrak vanjski medij, su difuzne.
O 1, O 2 - geometrijska središta sfernih površina koje vežu leću. Ravna crta O 1 O 2 koja povezuje središta ovih sfernih površina naziva se glavnom optičkom osi. Obično razmatramo tanke leće čija je debljina mala u usporedbi s radijusima zakrivljenosti njegovih površina, stoga točke C 1 i C 2 (vrhovi segmenata) leže blizu jedna drugoj, mogu se zamijeniti jednom točkom O, koja se naziva optičko središte leće (vidi sliku. 89a). Svaka ravna crta povučena kroz optičko središte leće pod kutom prema glavnoj optičkoj osi naziva se sekundarnom optičkom osi (A 1 A 2 B 1 B 2).
Ako zraka zraka paralelna glavnoj optičkoj osi padne na sabirnu leću, tada se nakon loma u leći sakupljaju u jednoj točki F, koja se naziva glavnim fokusom leće (slika 90, a).
U fokusu raspršujuće 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 središta leće na različitim stranama.
Recipročna žarišna duljina leće naziva se njenom optičkom snagom. Snaga leće - D.
Jedinica optičke snage leće u SI je dioptrija. Dioptrija je optička snaga leće čija je žarišna duljina 1 m.
Optička snaga sabirne leće je pozitivna, a raspršujuća negativna.
Ravnina koja prolazi kroz glavni fokus leće okomito na glavnu optičku os naziva se žarišna (slika 91). Snop zraka koji pada na leću paralelno bilo kojoj sekundarnoj optičkoj osi sakuplja se na mjestu presijecanja ove osi sa žarišnom ravninom.
Izgradnja slike točke i predmeta u sabirnoj leći.
Da biste izgradili sliku u leći, dovoljno je uzeti dvije zrake iz svake točke predmeta i pronaći njihovo sjecište nakon loma u leći. Prikladno je koristiti zrake čiji je put poznat nakon loma u leći. Dakle, zraka koja pada na leću paralelno glavnoj optičkoj osi, nakon loma u leći, prolazi kroz glavni fokus; zraka koja prolazi kroz optičko središte leće se ne lomi; snop koji prolazi kroz glavni fokus leće, nakon loma, ide paralelno glavnoj optičkoj osi; zraka koja pada na leću paralelno sa sekundarnom optičkom osi, nakon loma u leći, prolazi kroz točku presijecanja osi s žarišnom ravninom.
Neka svjetlosna točka S leži na glavnoj optičkoj osi.
leća konveksni udubljeni radar
Samovoljno odabiremo snop i crtamo bočnu optičku os paralelno s njim (slika 92). Odabrani snop proći će kroz točku presijecanja sekundarne optičke osi sa žarišnom ravninom nakon loma u leći. Točka presijecanja ove zrake s glavnom optičkom osi (druga zraka) dat će valjana slika točke S - S`.
Razmotrimo konstrukciju slike predmeta u konveksnoj leći.
Neka točka leži izvan glavne optičke osi, tada se slika S` može konstruirati pomoću bilo koje dvije zrake prikazane na sl. 93.
Ako se objekt nalazi u beskonačnosti, tada će se zrake presijecati u fokusu (slika 94).
Ako se predmet 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 točke dvostrukog fokusa, tada će se ispostaviti da je slika stvarna, obrnuta, povećana (uvećavač fotografije, filmska kamera, filmoskop) (slika 97).
Ako je objekt u fokusu, slika će biti u beskonačnosti (slike neće biti) (slika 98).
Ako se objekt nalazi između fokusa i optičkog središta leće, tada će slika biti zamišljena, izravna, povećana (povećalo) (slika 99).
Na bilo kojoj udaljenosti od predmeta do rasipajuće leće daje zamišljenu, izravnu, smanjenu sliku (slika 100).
Ovisno o oblicima, postoje prikupljanje (pozitivno) i raspršivanje(negativne) leće. U skupinu leća za sakupljanje obično spadaju leće kod kojih je sredina deblja od rubova, a u grupu leća za rasipanje leće čiji su rubovi deblji od sredine. Imajte na umu da je to istina samo ako je indeks loma materijala leće veći od indeksa loma u okolišu. Ako je indeks loma leće niži, situacija će biti obrnuta. Na primjer, zračni mjehur u vodi je bikonveksna difuzna leća.
Leće se u pravilu odlikuju optičkom snagom (mjerenom u dioptrijama) i žarišnom duljinom.
Za izradu optičkih uređaja s ispravljenom optičkom aberacijom (prvenstveno kromatskim zbog svjetlosne disperzije - akromati i apokromati), važna su i druga svojstva leća i njihovih materijala, na primjer indeks loma, koeficijent disperzije i propusnost materijala u odabranom optičkom opsegu.
Ponekad su leće / optički sustavi leća (refraktori) posebno dizajnirani za uporabu u okruženjima s relativno visokim indeksom loma (vidi uranjajući mikroskop, uranjajuće tekućine).
Vrste leća:
Prikupljanje:
1 - bikonveksna
2 - konveksno-ravna
3 - konveksno-konkavni (pozitivni (konveksni) meniskus)
Raspršivanje:
4 - bikonkavna
5 - ravno-udubljen
6 - konveksno-konkavni (negativni (konkavni) meniskus)
Konveksno-konkavna leća se naziva meniskus a može biti skupni (zadebljava se prema sredini), raspršujući (zadebljava prema rubovima) ili teleskopski (žarišna duljina jednaka je beskonačnosti). Tako su, na primjer, leće 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 o debljini leće. Meniskus, čija su središta zakrivljenosti površina u jednoj točki, naziva se koncentrična leća (optička snaga je uvijek negativna).
Prepoznatljivo svojstvo sabirna leća je sposobnost skupljanja zraka koje padaju na njegovu površinu u jednoj točki smještenoj na drugoj strani leće.
Primjena
Leće su svestrane optički element većina optičkih sustava.
Tradicionalna uporaba leća je dalekozor, teleskop, teleskopski nišan, teodoliti, mikroskopi i foto-video oprema. Pojedinačne leće za sakupljanje koriste se kao povećala.
Sljedeće važno područje primjene leća je oftalmologija, gdje je bez njih nemoguće ispraviti oštećenja vida - kratkovidnost, hipermetropija, nepravilan smještaj, astigmatizam i druge bolesti. Leće se koriste u uređajima poput naočala i kontaktnih leća.
U radio astronomiji i radarima često se koriste dielektrične leće koje sakupljaju tok radio valova u prijemnu antenu ili se fokusiraju na metu.
U dizajnu nuklearnih bombi s plutonijem korišteni su lećni sustavi izrađeni od eksploziva s različitim brzinama detonacije (odnosno s različitim indeksom loma) za pretvaranje sfernog divergentnog udarnog vala iz točkastog izvora (detonatora) u sferni konvergirajući.
Objavljeno na Allbest.ru
Slični dokumenti
Klasifikacija i vrste polimera, njihove opće karakteristike i područja praktične primjene, svojstva: mehanička, termofizička, kemijska, električna, tehnološka. Fujifilm poliimidne vrste, zahtjevi za toplinsku obradu.
teza, dodana 26.03.2015
Razvoj dizajna osno-simetrične magnetske leće za elektrone. Određivanje presjeka magnetskog kruga, metoda provođenja toplinskog proračuna. Odabirom dizajna leće, izračunavanjem debljine željeza potrebne za osiguravanje zadane magnetske indukcije u njemu.
test, dodan 04.10.2013
Bit leće, klasifikacija njezinih konveksnih (skupljajućih) i udubljenih (raspršujućih) oblika. Koncept fokusa objektiva i žarišna duljina... Značajke izgradnje slike u leći, ovisno o putu snopa nakon loma i položaju objekta.
prezentacija dodana 22.02.2012
Vrste solarnih kolektora: ravni, vakuumski i zračni. Njihov dizajn, princip rada, prednosti i nedostaci, primjena. Uređaj za kućanski kolektor. Solarne kule. Parabolični i parabolični koncentratori. Fresnelove leće.
sažetak, dodan 18.03.2015
Klasična teorija vibracijskih spektra i njihov kvantno-mehanički prikaz. Načelo rada i unutarnja struktura infracrvenih spektrometara, njihova klasifikacija i vrste, funkcionalne značajke, uvjeti i područja praktične primjene.
seminarski rad dodan 21.01.2017
Elementarna teorija tankih leća. Određivanje žarišne daljine prema veličini predmeta i njegove slike te udaljenosti potonjeg od leće. Određivanje žarišne duljine količinom kretanja leće. Faktor povećanja leće.
laboratorijski rad, dodano 03.07.2007
Suština i fizičko potkrepljivanje fenomena holografije kao obnavljanja slike predmeta. Izvorna svojstva: koherentnost, polarizacija, valna duljina svjetlosti. Klasifikacija i vrste holografije, područja praktične primjene ovog fenomena, tehnologija.
sažetak dodan 11.11.2013
Pregled značajki loma i odbijanja svjetlosti na sfernim površinama. Određivanje položaja glavnog fokusa površine loma. Opisi tankih sfernih leća. Formula tanka leća... Izrada slika predmeta pomoću tanke leće.
sažetak dodan 10.04.2013
Konvekcija kao prijenos energije mlazovima tekućine ili plina, njezini obrasci i značaj. Sfere i smjerovi praktične primjene ovog fenomena, te glavni čimbenici koji utječu na njegov intenzitet. Klasifikacija, sorte i mehanizmi konvekcije.
prezentacija dodana 14.04.2011
Bit i vrste termičkih pretvarača, njihovo načelo rada i svrha, područja praktične upotrebe, faze proizvodnje. Karakteristike standardno prihvaćenih tipova spajanja termoelemenata na uređaje za mjerenje i pretvaranje.
Ciljevi:
- Razmotrite značajke leća i njihove praktična upotrebakoristeći
- vizualna, demonstracijska i laboratorijska oprema.
- Razviti obrazovnu i kognitivnu aktivnost učenika kroz promjenu oblika rada.
- Koristeći primjere povijesnih izuma optičkih uređaja, njihovog vitalnog značaja za obrazovanje znatiželje i interesa za tu temu.
Oprema:
- TSO: prezentacija na temu ( dodatak 1 )
- Optički instrumenti (mikroskop, fotoaparat, povećalo itd.), model oka.
- Laboratorijska oprema (leće, žarulje sa žarnom niti, izvori napajanja, ekrani)
TIJEKOM NASTAVE
1. Provjera domaće zadaće
Odgovori na pitanja:
a) Koja se pojava naziva refrakcija?
b) Koji je zakon loma svjetlosti?
c) Koje je fizičko značenje indeksa loma?
Točni odgovori:
a) Na granici dva medija, svjetlost mijenja smjer širenja. Ako je drugi medij proziran, tada svjetlost može djelomično proći kroz granicu medija, mijenjajući smjer širenja. Taj se fenomen naziva lom.
b) Incidentna zraka, lomljena zraka i normala na sučelje između dva medija na upadnoj točki leže u istoj ravnini. Odnos sinusa upadnog kuta i sinusa kuta loma 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 mediju, 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 se slučajevima koriste optički sustavi. Njihov glavni dio je leća.
3.Objašnjenje materijala
Definicije:
Nazvano je prozirno tijelo omeđeno sfernim površinama leće.
Leća može biti ograničena dvjema konveksnim površinama (bikonveksna leća), konveksnom sfernom površinom i ravninom (plano-konveksna), konveksnom i konkavnom sfernom površinom (konkavno-konveksna leća). Te su leće u sredini deblje nego na rubovima i sve su nazvane konveksan, oni su prikupljanje... Nazvane su leće koje su u sredini tanje nego na rubovima udubljen... Sukladno tome: bikonkavne, plano-konkavne, konveksno-konkavne, jesu raspršivanje.
Ako je debljina leće zanemariva u odnosu na polumjere sfernih površina leće i udaljenost od predmeta do leće, tada se takve leće nazivaju tanka.
Ključne točke i crte 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 optičko središte leće.Ravna linija koja prolazi kroz središta sfernih površina koje ograničavaju leću naziva se glavna optička os... Pozvaće se bilo koja ravna linija koja prolazi kroz optički centar bočna optička os... Točka u kojoj se nakon loma u sabirnoj leći sijeku zrake koje padaju na nju paralelno s glavnom optičkom osi naziva se glavni fokus leće.Objektiv ima dvostruki fokus. Smještene su s obje strane leće na jednakim udaljenostima od nje. Te se udaljenosti nazivaju žarišna duljina leće.
Karakteristike leće
Žarišna duljina lećeoznačiti slovom F.Pozva se recipročna žarišna duljina snaga lećea označavaju slovom D:
D \u003d 1 \\ F.
Ako je D\u003e 0, leća konvergira,
ako je D< 0, линза рассеивающая.
Optička snaga leća izražava se u diotrija (dioptrija). Leća žarišne duljine 1 m posjeduje optičku snagu od 1 dioptrije.
Korištenje leća. Optički instrumenti
Referenca povijesti izuma.
Mikroskop: krajem 16. stoljeća Nizozemac Hans Jansen izumio je prvi mikroskop
Godine 1665. Engleski znanstvenik Robert Hooke (1635. - 1703.) izumio je mikroskop koji daje jasniju sliku.
Teleskop: 1592. talijanski znanstvenik Galileo Galilei (1564.-1642.) sagradio je teleskop s lećama koji uvećava predmete 30 puta i promatrao mjesec i kretanje planeta u njemu.
Godine 1668. Engleski znanstvenik Isaac Newton (1642-1727) stvorio je novu vrstu teleskopa, koristio je zrcala i leće za fokusiranje zraka promatranih predmeta, što je omogućilo smanjenje izobličenja povezanih s oštećenjima leća.
Fotoaparat:snimio prvu fotografiju na svijetu 1826. Francuski fizičar Joseph Niepce (1765-1833). Američki izumitelj George Eastman (1854.-1932.) Stvorio je ručni Kodak fotoaparat koji se prodavao zajedno s kolutom filma. Fotoaparat Polaroid izumio je 1947. Amerikanac EdwinLand (1909-1991). Prve polaroidne kamere za fotografije u boji stvorene su 1963. godine.
Bodovi:godine1280 Talijanski fizičar Salvino degli Armati (1245.-1317.) Izradio je prve čaše.
Kontaktne leće:leonardo da Vinci (1452-1519.) rodom iz Firence iznio je ideju o kontaktne leće... U Kodu oka opisuje cijev s lećama umetnutim na oba kraja, ispunjenu vodom i dizajniranu za korekciju vida.
U 18. stoljeću Leonardovu su ideju provodili u djelo Thomas Jung i John Herschel (sin Williama Herschela). Na oko Herschela nanesen je sloj prozirnog gela, što je omogućilo uklanjanje vizualne mane.
Suvremeni optički instrumenti
Demonstracija uređaja:mikroskop, teleskop, fotoaparat, dvogled, povećalo, naočale, kontaktne leće.
Oko - optički sustav
Ljudsko je oko 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 ispupčenu rožnicu koja djeluje kao sabirna leća i pruža 75% snage fokusiranja. Iza zjenice nalazi se leća - prozirno tijelo, slično leći. Leća refleksno mijenja svoju zakrivljenost kroz mišiće pričvršćene na nju. Kao rezultat toga, kada se objekt približi ili se odmakne od oka, slika predmeta na dnu oka (mrežnice) ostaje jasna.
Pogoršanjem vida najčešće se remeti rad leće: ona gubi elastičnost i djelomično sposobnost promjene zakrivljenosti. Ako je leća previše konveksna u usporedbi s lećom normalno oko, tada oko ne vidi dobro udaljene predmete, nastupa kratkovidnost. Ako leća postane previše ravna u usporedbi s lećom normalnog oka, tada osoba ne vidi bliske predmete. Ovo je znak hipermetropije. U takvim slučajevima treba nositi naočale s konkavnim lećama, a drugi s konveksnim lećama. Umjesto naočala, ponekad se koriste kontaktne leće izrađene od posebne prozirne plastike.
4. Osiguranje materijala
Praktični rad
Određivanje žarišne daljine i optičke snage sabirne leće.
Oprema: leća za sakupljanje, žarulja sa žarnom niti, izvor napajanja, zaslon, ravnalo.
Najjednostavniji način za mjerenje žarišne duljine i snage leće je pomoću formule leće:
1 \\ d + 1 \\ f \u003d 1 \\ F \u003d D
Izvršite mjerenja pomoću lampe, leće i zaslona na određenoj udaljenosti. Na zaslonu ćete dobiti stvarnu uvećanu ili stvarnu sličicu niti žarulje. (d je udaljenost od žarulje do leće, f je udaljenost od leće do zaslona).
Pri izračunu žarišne daljine uzmite u obzir mjernu jedinicu (pretvorite jedinice u metre), tada će optička snaga biti izražena u diotrama.
Sažetak lekcije
Glavna karakteristika leće je optička snaga. Za izgradnju slike možete upotrijebiti dvije od tri "prikladne" zrake. Leće su glavna komponenta optičkih instrumenata. Oko ima i leću - leću.
5. Domaća zadaća:§§ 63-65, str. 186-193 (udžbenik 11. cl . G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, V.M. Charugin; Moskva "Obrazovanje" 2010).