Prelamanje svjetlosti u sabirnoj leći. Prelamanje svjetlosti u lećama
Prelamanje svjetlosti - promjena smjera širenja optičkog zračenja (svjetlosti) kada prolazi kroz sučelje između dva medija.
Zakoni loma svjetlosti:
1) Incidentna zraka, prelomljena zraka i okomica na upadnu točku na sučelje između dva medija leže u istoj ravnini .
2) Odnos sinusa upadnog kuta i sinusa kuta loma konstantna je vrijednost za zadani par medija. Ta 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. Incidentna zraka, normalna linija i lomljena zraka nalaze se u istoj ravnini. Znajući da je upadni kut 30 °, a lom 22 °, pomoću tablice indeksa loma u ovom poglavlju odredite o kojoj je tekućini riječ. Potpuni odraz i rubni kut. Zatim analiziramo što se može dogoditi kada se svjetlost premjesti iz refrakcijskog 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) Zraka svjetlosti koja pada na sučelje između dva medija okomito na površinu prelazi u drugi medij bez loma.
Vidimo da je jedan dio svjetlosti reflektirajući, a drugi se lomi. Povećavanjem upadnog kuta kut loma može biti 90 °. U opisanoj situaciji upadni kut naziva se prag. Svi padaju svjetlosni valovi odražavao. Odredite indeks loma krutine u odnosu na tekućinu. Optička vlakna mogu se usporediti s bakrenom žicom koja prenosi električnu energiju, ali uglavnom je izrađena od stakla i prenosi svjetlosnu energiju. Optičko vlakno sastoji se od staklene jezgre s visokim indeksom loma i staklene obloge s nižim indeksom loma.
4) Incidentna i prelomljena zraka su reverzibilne: ako je upadna zraka usmjerena duž puta prelomljene zrake, tada će prelomljena zraka slijediti put upadne zrake.
Totalna unutarnja refleksija - odraz svjetlosti na sučelju dviju prozirnih tvari, ne popraćen refrakcijom. Ukupna unutarnja refleksija događa se kad zraka svjetlosti pada na površinu koja odvaja ovaj medij od drugog, optički manje gustog medija, kada je upadni kut veći od graničnog kuta loma.
Snop svjetlosti koji ulazi u vlakno podvrgava se ponavljanju pune refleksije na površini razdvajanja 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 optička vlakna mogu prenijeti više od deset tisuća istodobnih telefonskih poziva, što olakšava ovu vrstu posla za kojim sve više zahtijeva svjetska računalna oprema. Telefonska signalizacija između računala i sustava postaje uobičajena.
Put zrake u leći.
Leća je prozirno tijelo omeđeno dvjema sfernim površinama. Ako sama debljina
leća je mala u usporedbi s radijusima zakrivljenosti sfernih površina, tada se naziva leća tanka.
Objektivi se konvergiraju i rasipaju. Prikupljanje (pozitivne) leće su leće koje zraku paralelnih zraka pretvaraju u konvergirajuću. Raspršivanje (negativne) leće su leće koje snop paralelnih zraka pretvaraju u divergentne. Objektivi s debljim srednjim točkama od rubova skupljaju se, a oni s debljim rubovima raspršuju se.
Na primjer, Internet može povezati računala širom svijeta s bezbroj informacija sadržanih na svakom od ostalih računala povezanih na web. Sljedeća uobičajena primjena optičkih vlakana, koja se trenutno širi, je u prijenosu optičkih kabelskih televizijskih programa. Također se koristi u medicini, optička nit može lako prodrijeti u ljudsko tijelo, noseći optičke signale koji omogućuju razne vrste kirurških manipulacija i pregleda. Pročitajte o raspršivanju svjetlosti u čarolijama boja.
Nazvana je ravna crta koja prolazi kroz središta zakrivljenosti O1 i O2 sfernih površina glavna optička os leće... U slučaju tankih leća možemo približno pretpostaviti da se glavna optička os presijeca s lećom u jednoj točki, koja se obično naziva optičko središte leće O... Snop svjetlosti prolazi kroz optičko središte leće bez odstupanja od izvornog 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; stoga se zvjezdana svjetlost koja se vidi na Zemlji lomi dok prelazi slojeve atmosfere i stoga se odmiče od svog izvornog smjera dok ne dođe do promatrača. Snop svjetlosti koji dolazi s dna bazena doseže ravnu površinu vode, kao što je prikazano na slici sa strane. Dio se svjetlosti reflektira, a dio se lomi u zraku.
S obzirom na indeks loma vode kao 1, 3, pitamo redom: mogu li dva prijamnika moći primiti signal? Na kojoj će valnoj duljini signal doći do podmornice? Koja opcija pravilno predstavlja put svjetlosne zrake kroz kapljicu? Iako ne znaju da je indeks loma vode 1,33, oni znaju iz iskustva svojih dana-adija zakon loma i zato mogu loviti ribu. Gornja slika je samo shematska. Ovo je Indijanova ideja o položaju ribe.
Ako je snop zraka paralelno glavnoj optičkoj osi usmjeren na leću, tada će se nakon prolaska kroz leću zrake (ili njihov nastavak) skupiti u jednoj točki F, koja se naziva glavnim fokusom leće. Imati tanka leća postoje dva glavna fokusa smještena simetrično na glavnoj optičkoj osi u odnosu na leću. Za prikupljanje leća trikovi su stvarni, za raspršivanje su imaginarni. Zrake zraka paralelne jednoj od sekundarnih optičkih osa, nakon prolaska kroz leću, također su usmjerene na točku F ", koja se nalazi na presjeku sekundarne osi sa žarišnom ravninom F, odnosno ravninom okomitom na glavnu optičku os i koja prolazi kroz glavni fokus. Udaljenost između optičkog središta. leća O i glavni fokus F naziva se žarišna duljina. Označava se istim slovom F. Za konvergirajuću leću F\u003e 0, za difuznu leću F< 0.
Imajte na umu da riba u ovom položaju gotovo miruje. Ribar u čamcu gleda ravno u bistre i mirne vode. Ugleda ribu koja je udaljena 30 cm od slobodne površine vode. Koliko je duboko pronađena riba? 4. Dano: relativni indeks loma vode u zrak 3 Slika lijevo prikazuje snop svjetlosti koji pada na staklenu stijenku razdvajajući zrak i vodu. Svjetlost je poslana optičko vlakno u tijelo bez napuštanja stijenki niti. Slika predmeta prikazanog ravnim zrcalom uvijek će biti iste veličine kao i objekt.
Obrnuta žarišna duljina, D, naziva se optička snaga leće. SI jedinica optičke snage je dioptrija (dioptrija).
Put zrake u lećama
Glavno svojstvo leća je sposobnost davanja slika predmeta. Slike mogu biti ravne ili obrnute, stvarne ili zamišljene, povećane ili smanjene.
Sferna zrcala s malim otvorom s upadnim zrakama blizu glavne osi i blago nagnuta u odnosu na istu os praktički su stigmatični sustavi. Sferne leće Refleksija svjetlosti na sfernoj granici rezultira oštrim slikama predmeta, što rezultira uporabom sfernih zrcala. Refrakcija na sfernoj granici također dovodi do stvaranja slika, što dovodi do upotrebe sfernih leća. Sferna leća skup je od tri homogena i prozirna medija odvojena dvjema neravnim površinama.
Položaj slike i njezin karakter mogu se odrediti pomoću geometrijskih konstrukcija. Da biste to učinili, upotrijebite svojstva nekih standardnih zraka (divnih zraka), čiji je put poznat. To su zrake koje prolaze kroz optički centar ili jedno od žarišta leće, kao i zrake paralelne glavnoj ili jednoj od sekundarnih optičkih osi. Slika tankih leća:
Površine za razdvajanje leća nazivaju se rubovima. Granice leće su ili sferne, ili je jedna sferna, a druga ravna. Leće se koriste u brojnim optičkim instrumentima kao što su naočale, naočale, dvogled, povećala i mikroskopi. Predmeti 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 leća. Vrste leća Možemo razlikovati dvije skupine leća: 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. Kroz glavnu fokusnu točku prolazi snop paralelan glavnoj optičkoj osi.
2. Snop paralelan sekundarnoj optičkoj osi prolazi kroz sekundarni fokus (točku na sekundarnoj optičkoj osi).
3. Snop koji prolazi kroz optičko središte leće se ne lomi.
4. Stvarna slika je presjek zraka. Slika duha - presjek produžetaka zraka
Slijede vrste leća, podijeljene u skupine: bikonveksne konkavno-konveksne ravni konveksne bikonveksno konveksne konkavne konkavne konkavne ravninske konkavne leće nazivaju se tankim lećama, čija je debljina mnogo manja od radijusa zakrivljenosti rubova. Samo tanke leće stvaraju oštre slike; stigmatičan. Tanku leću predstavljamo na sljedeći način: tanka leća koja konvergira tanku leću se razilazi. 14. poglavlje Točka presjeka leće s glavnom osi naziva se optičko središte. Fokusiranje tanke sferne leće.
Ova je točka žarišna slika leće. Udaljenost između fokusa i leće je žarišna duljina leće. Ako točkasti izvor svjetlosti postavimo na glavnu os konvergentne leće, čiji je izvor u fokusu leće, imat ćemo novo svjetlo u zraci paralelnoj glavnoj osi leće. Objekt fokusa je točka s druge strane leće, na istoj udaljenosti kao i slika fokusa. U leći koja se razilazi, žarišta su virtualna, jer se nalaze na sjecištu produžetaka svjetlosnih zraka.
Skupljanje leća
1. Ako se objekt nalazi iza dvostruki fokus.
Da biste izgradili sliku predmeta, morate snimiti dvije zrake. Prva zraka prolazi od vrha objekta paralelno glavnoj optičkoj osi. Na leći se zraka prelama i prolazi kroz žarišnu točku. Druga zraka mora biti usmjerena s vrha predmeta kroz optičko središte leće, proći će bez loma. Na sjecištu dviju zraka stavite točku A '. Ovo će biti slika gornje točke objekta. Slika donje točke objekta konstruira se na isti način. Rezultat konstrukcije je smanjena, obrnuta, stvarna slika.
Slažem se da je za konvergentnu leću sa stvarnim žarištima žarišna duljina pozitivna; za divergentnu leću koja ima virtualna žarišta, žarišna daljina je negativna. 227 Poglavlje 14 S konvergirajućom ili divergirajućom lećom svjetlosna zraka koja prolazi kroz optičko središte leće bit će skrenuta. Ako je jedna od predstavljenih leća uronjena u tanji medij od medija koji je čini, leća će se pretvoriti u svom optičkom ponašanju. Za konvergirajuću leću pozitivna pozitivnost, poput žarišne duljine; za divergentnu leću 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 leći se zraka lomi i prolazi kroz žarišnu točku. Druga zraka mora biti usmjerena s vrha predmeta kroz optičko središte leće, proći će kroz leću bez prelamanja. Na sjecištu dviju greda postavite točku A1. Ovo će biti slika gornje točke objekta. Slika donje točke objekta konstruira se na isti način. Kao rezultat gradnje dobiva se slika čija se visina podudara s visinom objekta. Slika je naopaka i valjana
Proširenje svjetlosnih zraka siječe se u točki 20 cm od optičkog središta leće. Odredite žarišnu daljinu i blizinu leće. Rješenje Žarišna duljina leće jednaka je modulu udaljenosti koja razdvaja točku od glavne osi gdje projekcije zračenja svjetlosti izlaze na optičko središte leće. Znajući da je leća uronjena u zrak čiji je indeks loma 1, 0, a indeks loma leće 1, 5, određuje se žarišna duljina i blizina leće. Između njih je izvor svjetlosti malih dimenzija prikladno postavljen tako da se dobivena zraka sastoji isključivo od zraka paralelnih glavnoj osi.
3. Ako se objekt 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 leći se zraka lomi i prolazi kroz žarišnu točku. Druga zraka mora biti usmjerena s vrha predmeta kroz optičko središte leće. Kroz leću prolazi bez loma. Na sjecištu dviju zraka stavite točku A '. Ovo će biti slika gornje točke objekta. Slika donje točke objekta konstruira se na isti način. Rezultat konstrukcije je povećana, obrnuta, stvarna slika
Odredite položaj između leće i zrcala u kojem bi se trebao nalaziti točkasti izvor crtanjem dijagrama situacije. Pomoću dijagrama pokažite udaljenost između vrha zrcala i optičkog središta leće. Geometrijsko određivanje slika leće Slika snimljena tankom kuglastom lećom određuje se svjetlošću koja ostavlja subjekt ispred lica i prolazi kroz leću. Da biste to učinili, dovoljno je razmotriti svjetlosni snop paralelan glavnoj osi, koji se lomi u smjeru fokusa, a svjetlosni snop u smjeru optičkog središta.
Difuzijska leća
Predmet je smješten ispred difuzne leće.
Za izgradnju morate koristiti dvije grede. Prva zraka prolazi od vrha objekta paralelno glavnoj optičkoj osi. Na leći 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. Na isti je način konstruirana i slika donje točke predmeta. Rezultat je ravna, smanjena, virtualna slika. Kad se objekt pomiče u odnosu na difuznu leću, uvijek se dobije izravna, smanjena virtualna slika. Kad se objekt pomiče u odnosu na difuznu leću, uvijek se dobije izravna, smanjena virtualna slika.
Za konvergirajuću leću koriste se dvije referentne točke smještene na glavnoj osi u dvostrukoj žarišnoj duljini kao što je prikazano na dijagramu sa strane. Za objekt postavljen ispred objekta glavne točke generirana slika je stvarna, obrnuta i manja od objekta. Ovaj optički sustav koristi se, na primjer, u fotoaparatima i videokamerama. Za ove uređaje konvergirajuća leća stvara stvarnu, obrnutu, manju sliku na filmu od predmeta ispred njega.
Drugi važan primjer je sama očna jabučica koja ima nekoliko elemenata koji funkcioniraju kao konvergentne leće s funkcijom projiciranja stvarne, obrnute slike i manje od stvarnog objekta na mrežnicu. Za objekt koji se nalazi između glavne točke naspram predmeta i fokusa leće, oblikujemo stvarnu sliku, obrnutu i veću od predmeta. Primjeri primjene ovih leća su strojevi za projekciju i kinematografski projektori.
Položaj slike i njezina priroda (stvarna ili imaginarna) također se mogu izračunati pomoću
formule tankih leća. Ako se udaljenost od predmeta do leće označi s d, a udaljenost od leće do slike f, tada se formula za tanku leću može zapisati kao:
Vrijednosti d i f također poštuju određeno pravilo znakova: d\u003e 0 i f\u003e 0 - za stvarne objekte
Na prethodnoj ilustraciji vidimo dijagram povećala ili povećala, koji se sastoji od konvergirajuće leće, predmeta smještenog između fokusa predmeta i leće. Dobivena slika je virtualna, ispravna i veća je od objekta. Algebarski odnosi slika u lećama Kao i u slučaju zrcala, možemo algebarski odrediti veličinu slike koju stvara leća. Da bismo postigli ovaj cilj, primijenili smo Gaussov referentni okvir. Utvrdite koliko daleko od leće treba biti postavljen zaslon da biste dobili stvarnu i jasnu sliku predmeta, kao i linearno bočno povećanje.
(to jest stvarni izvori svjetlosti, a ne nastavci zraka koji se skupljaju iza leće) i slike; d< 0 и f < 0 – для мнимых источников и изображений.
Geometrijski optika proučava zakone širenja svjetlosti, razmotri glavne točke ove znanosti u vezi s dobivanjem fotografija. To će omogućiti dublje razumijevanje procesa koji se odvijaju u vašoj kameri.
Rješenje Svrha stroja je konvergentna leća ili njihov skup. Slika mora biti oblikovana na filmu da bi slika bila oštra. Za objekte na velika udaljenost udaljenost se može smatrati mnogo većom od žarišne daljine leće. Rješenje Budući da je povećalo staklena leća, objekt mora biti postavljen između fokusa i optičkog centra. Odredite položaj u kojem treba postaviti dijapozitiv tako da se slika može projicirati na zaslon na udaljenosti od 1,0 m od leće.
Učenik želi izvesti eksperiment kako bi osvijetlio štap za igru \u200b\u200bkoncentriranjem, samo lećom, zrake sunčeve svjetlosti na glavu štapa. Kolika je žarišna duljina leće u cm, znajući da je slika 5 puta veća od objekta? Da bi se slika predmeta uvijek mogla oblikovati u mrežnici, potrebno je da varijabilnost očna jabučica promijenio. Vrlo udaljeni objekt može se približiti promatraču u najbližoj točki, na najmanjoj udaljenosti potrebnoj za različit vid.
Riječ "fotografija" znači pisati uz pomoć svjetlosti (od grčkog "fotografije" - svjetlost i "grapio" - pisati). Zapravo, fotografija koristi mnoga fizikalna i kemijska svojstva svjetlosti kao metodu dobivanja stabilnih slika. Ispada da se koriste fizikalna svojstva svjetlosti optička slika uklonjeni predmeti, a pod kemijskim djelovanjem svjetlosti 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.
Izvorima 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 vizualni osjećaj. Ovaj dio svjetlosti naziva se svjetlosni tok. Jedinica svjetlosnog toka je lumen (lm). Kao primjer istaknut ćemo da obična svijeća daje svjetlosni tok od samo 10-15 lumena, a električne svjetiljke - stotine i tisuće lumena. Svjetlosni tok sunca je 10 25 lm. Zbog toga je lakše fotografirati i snimati filmove po dobrom sunčanom vremenu.
Za karakterizaciju električnih žarulja često se koristi još jedan pokazatelj - svjetlosna učinkovitost, koja se izražava svjetlosnim tokom u lumenima po vatu snage žarulje. U fotografiji se za stvaranje umjetne rasvjete koriste foto-svjetiljke relativno male veličine, ali koje se razlikuju od običnih po znatno većoj svjetlosnoj snazi. Dakle, obična svjetiljka od 500 W za napon od 127 V ima svjetlosnu učinkovitost od 17,8 lm / W, a dizalica topline iste snage i za isti napon - 32 lm / W.
Izvor svjetlosti gotovo nikad ne emitiraju svjetlosne tokove u svim smjerovima. Na primjer, električna svjetiljka ovješena o strop emitira više svjetla prema dolje, manje sa strane i vrlo malo prema gore. Da bi se izvor svjetlosti okarakterizirao količinom svjetlosti koju on emitira u određenom smjeru, koristi se pojam svjetlosne jakosti. Kandela se uzima kao jedinica svjetlosne jakosti. Što je svjetlosni tok snažniji i oštriji, to je veći svjetlosni intenzitet izvora. Posebne foto lampe odlikuje se velikim intenzitetom svjetlosti. Na primjer, jačina svjetla zrcalnih svjetiljki od 500 W iznosi 10 tisuća kandela.
Svjetlosni intenzitet žarulja u smjeru osvjetljenja može se uvelike povećati upotrebom reflektora ili reflektora. Stoga se u fotografiji za umjetno osvjetljenje obično koriste posebni foto-iluminatori.
Isti izvor svjetlosti različito svijetli ovisno o udaljenosti između njega i osvijetljene površine. Zapravo, u blizini svjetiljke, svjetlosni tok raspoređuje se na malom području i puno svjetlosti pada po jedinici površine. Daleko od svjetiljke, isti svjetlosni tok pada na veliko područje, a malo svjetlosti pada po jedinici površine. Uz udaljenost od svjetiljke, važan je i kut smjera zraka. S okomitom upadom zraka, svjetlosni tok raspoređuje se na manjem području nego s kosom upadom zraka.
Odnos svjetlosnog toka i površine na koju pada naziva se osvjetljenje. Za jedinicu osvjetljenja uzima se Lux (lx). Lux je osvjetljenje stvoreno svjetlosnim tokom od 1 lm na površini od 1 m 2. U fotografiji se uređaj nazvan mjerač fotoizloženosti koristi za brzo određivanje osvjetljenja objekata koji se snimaju, kao i potrebne ekspozicije tijekom snimanja.
Zakoni širenja svjetlosti u prozirnim medijima razmatraju se u jednoj od grana fizike koja se naziva geometrijska ili zračna optika.
Da bih razumio kako to funkcionira optički instrumenti (fotografske kamere, dvogled itd.) potrebno je upoznati se sa zakonima geometrijske optike.
ODBIJANJE I ODBIJANJE SVJETLA
Zraka svjetlosti koja se širi u homogenom mediju je pravocrtna. Na granici dva medija, na primjer, "zrak - staklo" ili "zrak - voda", smjer zrake svjetlosti se mijenja. U tom se slučaju dio svjetlosti vraća u prvu srijedu. Taj se fenomen naziva refleksija.
Zakon refleksije svjetlosti određuje relativni položaj padajuće zrake AO, reflektirane zrake OS i okomitog AO na površinu MM, rekonstruiranu na upadnoj točki. Ako se kut između upadne zrake AO i okomitog AO na površinu MM, oporavljen s mjesta pada, naziva upadnim kutom, a kut između okomite i odbijene zrake OS naziva se kutom odbijanja, tada je kut odbijanja jednak upadnom kutu. Štoviše, upadna zraka, odbijena zraka i okomica na granicu između dva medija leže u istoj ravnini.
Poznato je da se smjer širenja svjetlosti mijenja na sučelju između dva medija. Kao što smo primijetili, postoji djelomična refleksija 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 zraka svjetlosti prije loma širi u smjeru AO, tada se, prelomivši se u točki O, dalje ide u smjeru OD. Taj se fenomen naziva lom.
Kad se svjetlost lomi na mat površinama, kao i kod refleksije, ona se raspršuje. Ova pojava uzima se u obzir prilikom fotografiranja i snimanja. Okruživanje izvora svjetlosti matiranim ili mliječnim staklom čini osvjetljenje mekšim i eliminira izravan udarac presvjetlog svjetla u oči.
Mjerenjem upadnih kutova i loma mogu se utvrditi sljedeći zakoni loma svjetlosti: omjer sinusa upadnog kuta i sinusa kutnika loma stalna je vrijednost za ova dva medija (indeks loma tvari obično je naznačen u odnosu na zrak) i naziva se indeks (indeks) loma drugog medija u odnosu na prvi; upadna zraka, prelomljena zraka i okomica na granicu između dva medija, rekonstruirana na mjestu pada zrake, leže u istoj ravnini.
Indeksi loma različiti su 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 sustavima vrlo se često koristi fenomen prijenosa 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 točkama B i C i uvijek se skreće prema svom širem dijelu. Prizma omogućuje okretanje snopa svjetlosti za 90 °, što je potrebno, na primjer, u daljinomjerima kamera. Smjer zrake svjetlosti također se može promijeniti za 180 ° (prizmatični dalekozor).
Raspršivanje svjetlosti... Grede različitih boja lome se u staklu na različite načine. Ljubičaste zrake imaju najveći indeks loma, a crvene najmanje. Stoga, kada zraka bijele svjetlosti, koja se sastoji od različitih boja, pogodi prizmu, ona se raspada u brojne obojene zrake, tj. Nastaje spektar. Taj se fenomen naziva disperzija svjetlosti.
Leće. Najkritičniji dio gotovo svih optičkih uređaja su leće - prozirna, najčešće staklena tijela omeđena sfernim površinama. Prva leća s lijeve strane naziva se bikonveksna leća; četvrta leća je bikonkavna. Treća i zadnja leća na jednoj su strani konveksne, a na drugoj udubljene. Takve se leće nazivaju meniskusne leće ili jednostavno meniskusi. Tri lijeve leće u sredini su deblje nego na rubovima i nazivaju se skupljajuće leće. Tri desne leće su raspršene, deblje na rubovima.
Objašnjava učinak sakupljanja i širenja leća. Skupna leća može se konvencionalno predstaviti kao kolekcija velikog broja prizmi koja se širi prema sredini, a leća koja se raspršuje - kao kolekcija prizmi koja se širi prema rubovima. Prizme odbijaju svjetlosne zrake prema širenju, stoga leće deblje u sredini odbijaju zrake do sredine, odnosno skupljaju ih, a deblje na rubovima odbijaju zrake prema rubovima, odnosno rasipaju ih.
Ako se leća za sakupljanje postavi ispred izvora svjetlosti, a zaslon iza nje, tada se promjenom udaljenosti između izvora svjetlosti i leće ili leće i zaslona na zaslonu može dobiti jasna obrnuta (obrnuta) slika izvora svjetlosti.
To znači da se zrake koje proizlaze iz bilo koje točke A izvora svjetlosti, prošavši kroz leću, ponovno sakupljaju u jednoj točki A 1 i, štoviše, samo na ekranu.
Ravna linija koja prolazi kroz središta sfernih ploha C 1 i C 2 koje su vezale leću naziva se optička os leće OO. Točka u kojoj se sijeku zrake koje su išle do leće zrakom paralelnom optičkoj osi naziva se fokus leće, a ravnina koja prolazi kroz fokus i okomita na optičku os naziva se žarišna ravnina. Udaljenost od leće do fokusa naziva se žarišna duljina leće. Žarišne duljine različitih leća su različite, ovisno o vrsti stakla od kojeg je leća izrađena i o njenom obliku. Što je žarišna duljina leće kraća, to više skuplja ili raspršuje zrake. Recipročna žarišna duljina leće naziva se njenom optičkom snagom. Optička snaga leće žarišne duljine 100 cm uzima se kao jedinica i naziva se dioptrijom.
Postoji određena veza između žarišne duljine sabirne leće, kao i udaljenosti od predmeta do leće i od leće do slike, izražena takozvanom osnovnom formulom leće:
1 / a + 1 / a 1 \u003d 1 / Ž
gdje je a 1 udaljenost od predmeta do leće;
a je udaljenost od leće do slike;
F je žarišna duljina leće.
Iz formule se može vidjeti da se povećanjem udaljenosti od predmeta do leće smanjuje udaljenost od njegove slike do leće i obrnuto.
Odnos linearnih dimenzija optičke slike i linearnih dimenzija prikazanog predmeta naziva se skala slike.
Jednostavna leća nije bez nedostataka. Dakle, ako koristite jednostavnu leću kao foto leću, slika neće biti dovoljno oštra i izobličena. Ove nedostatke slike uzrokuju brojne greške leća - sferna i kromatska aberacija, iskrivljenje, astigmatizam i koma.
Do sferne aberacije dolazi zato što srednji dio leće sakuplja manje zraka od rubova, a zrake koje su prošle blizu sredine leće skupljaju se dalje od zraka koje su prošle blizu rubova leće. Kao rezultat sferne aberacije na glavnoj optičkoj osi leće dobivaju se višestruki fokusi, što dovodi do stvaranja oštre slike. U proizvodnji leća, učinak 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 leće. Slika se u ovom slučaju dobiva u obliku lika komete.
Kromatska aberacija nastaje raspršivanjem svjetlosti. U ovom je slučaju slika u boji neoštra, budući da se žarišta zraka različitih boja spektra, zbog nejednakog indeksa loma, nalaze na različitim točkama optičke osi. U posljednje vrijeme zahtjevi za kromatskom korekcijom leća naglo su se povećali zbog široko rasprostranjenog razvoja fotografije u boji i kinematografije. U praksi se kromatska aberacija eliminira odabirom konvergentnih i difuznih leća sa željenim indeksom loma.
Uzrok izobličenja otprilike je isti kao i sferna aberacija. Ovaj nedostatak jednostavne leće 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 leće, izobličenje postaje bačvastog oblika; ako se dijafragma nalazi iza leće, ona je u obliku jastuka. Izobličenja se znatno smanjuju kada je dijafragma postavljena između linija.
U slučaju kada se objekt nalazi pod određenim kutom u odnosu na optičku os leće, oštrina okomitih ili vodoravnih crta je poremećena. Takva izobličenja slike posljedica su astigmatizma - najneuhvatljivije mane leće. Optički sustav sa značajno eliminiranim astigmatizmom naziva se anastigmat.
DOBIJANJE OPTIČKE SLIKE U KAMERI
Optička slika objekta u fotoaparatu u vrijeme snimanja dobiva se na isti način kao i leća. Bilo koji predmet fotografije zbirka je svjetlećih ili osvijetljenih točaka, stoga konstrukcija slika dviju krajnjih točaka predmeta određuje položaj cjelokupne slike. Svaka kamera ima neprozirnu kameru i leću, koja je skupna leća ispravljena od aberacija. optički sustav od određenog broja leća. Leća gradi optičku sliku predmeta na materijalu osjetljivom na svjetlost smještenom na stražnjoj strani fotoaparata. Postavljanjem predmeta na različite udaljenosti od leće možete dobiti optičku sliku njegove nejednake veličine. Predmeti su najčešće daleko od leće, a slike su stvarne, smanjene i obrnute. Kad je objekt postavljen malo izvan fokusa (sprijeda), slika je stvarna, uvećana i obrnuta. Ako postavite objekt bliže fokusu, onda valjana slika neće raditi. U ovom je slučaju slika zamišljena, povećana i uspravna.