Objektívy a ich hlavné charakteristiky. Objektívy a ich typy
Objektív je priehľadné telo, ktoré je ohraničené dvoma sférickými povrchmi. Hlavnou vlastnosťou šošoviek je schopnosť dávať obrazy objektov. Môžu byť imaginárne a skutočné, obrátené a rovné, zmenšené a zväčšené. Lineárne rozmery obrazu sa menia v závislosti od umiestnenia objektov.
Zväčšenie objektívu je pomer lineárnych rozmerov obrazu a objektu. Faktor zväčšenia (K) možno vyjadriť vzorcom: K \u003d u / v, kde u je vzdialenosť od objektívu k subjektu a v je vzdialenosť od objektívu k obrazu. Faktor zväčšenia predstavuje mieru, o koľko sú lineárne rozmery objektu väčšie alebo menšie ako rozmery obrázka.
Vo vede existujú pojmy ako zberná šošovka a rozptylová šošovka. Prvý je v strede hrubší a na okraji tenší, druhý je naopak. Objektívy sa vyznačujú ohniskovou vzdialenosťou (od optického stredu po ohnisko: pre difúznu šošovku je negatívna a pre zbernú šošovku pozitívna) a optickou silou, ktorá sa meria v dioptriách. jedna dioptria je 1 meter. Optická sila závisí od polomerov zakrivenia sférických povrchov šošovky, ako aj od materiálu (jeho indexu lomu), z ktorého je vyrobená. Je prevrátenou hodnotou ohniskovej vzdialenosti.
Zberná šošovka má od difúznej šošovky nasledujúce rozdiely:
Zberná šošovka môže byť nasmerovaná na objekt z ktorejkoľvek strany a lúče sa v tomto prípade budú zhromažďovať, pretože takáto šošovka má 2 zaostrenia. Na optickej osi sú predné a zadné zaostrenia umiestnené na oboch stranách osi v ohniskovej vzdialenosti od hlavných bodov objektívu.
Materiály na šošovky
Zhromažďuje svetlo.
Okraje sú tenšie ako stred.
Je to súbor veľkého množstva trojuholníkových hranolov rozširujúcich sa smerom k stredu šošovky (a nie k okrajom).
Zaostrenie šošovky (tj. Priesečník lúčov po lome, ktorý sa nachádza na hlavnej optickej osi), je skutočné (a nie imaginárne), pretože lúče sa pretínajú samy, a nie ich predĺženia.
Je schopný zachytávať lúče dopadajúce na povrch v jednom bode, ktorý sa nachádza na druhej strane šošovky.
Odošlite svoju dobrú prácu do znalostnej bázy je jednoduché. Použite nasledujúci formulár
Študenti, študenti postgraduálneho štúdia, mladí vedci, ktorí využívajú vedomostnú základňu pri štúdiu a práci, vám budú veľmi vďační.
Zverejnené na http://www.allbest.ru/
Objektívy a ich typy
Objektív je priehľadné telo ohraničené dvoma zakrivenými (najčastejšie sférickými) alebo zakrivenými a plochými povrchmi. Šošovky sú rozdelené na konvexné a konkávne.
Šošovky, ktoré majú hrubší stred ako okraje, sa nazývajú konvexné. Šošovky, ktoré majú tenší stred ako okraje, sa nazývajú konkávne.
Ak je index lomu šošovky väčší ako index lomu prostredia, potom sa v konvexnej šošovke paralelný lúč lúčov po lome prevedie na zostupný lúč. Takéto šošovky sa nazývajú zberné (obr. 89, a). Ak sa v šošovke prevedie rovnobežný lúč na divergentný lúč, potom sa tieto šošovky nazývajú rozptyl (obr. 89, b). Konkávne šošovky, v ktorých je vonkajším médiom vzduch, sú rozptýlené.
O 1, O 2 - geometrické stredy sférických povrchov, ktoré ohraničovali šošovku. Priamka O 1 O 2 spájajúca stredy týchto sférických povrchov sa nazýva hlavná optická os. Zvyčajne uvažujeme o tenkých šošovkách, ktorých hrúbka je v porovnaní s polomermi zakrivenia ich plôch malá, preto body C 1 a C 2 (vrcholy segmentov) ležia blízko seba, môžu byť nahradené jedným bodom O, ktorý sa nazýva optický stred šošovky (pozri obr. 89a). Akákoľvek priamka vedená optickým stredom šošovky v uhle k hlavnej optickej osi sa nazýva sekundárna optická os (A 1 A 2 B 1 B 2).
Ak lúč lúčov rovnobežných s hlavnou optickou osou dopadá na zbernú šošovku, potom sa po lome v šošovke zhromaždia v jednom bode F, ktorý sa nazýva hlavné ohnisko šošovky (obr. 90, a).
V ohnisku rozptylovej šošovky sa pretínajú predĺženia lúčov, ktoré boli pred lomom rovnobežné s jej hlavnou optickou osou (obr. 90, b). Zaostrenie rozptyľujúcej šošovky je imaginárne. Existujú dve hlavné zamerania; sú umiestnené na hlavnej optickej osi v rovnakej vzdialenosti od optického stredu šošovky na rôznych stranách.
Prevrátená hodnota ohniskovej vzdialenosti šošovky sa nazýva jej optická sila. Napájanie objektívu - D.
Jednotkou optického výkonu šošovky v SI je dioptria. Dioptria je optická sila objektívu, ktorého ohnisková vzdialenosť je 1 m.
Optická sila zbernej šošovky je pozitívna, rozptylová záporná.
Rovina prechádzajúca hlavným ohniskom šošovky kolmo na hlavnú optickú os sa nazýva ohnisková rovina (obr. 91). Lúč lúčov dopadajúcich na šošovku rovnobežne s ľubovoľnou sekundárnou optickou osou sa zhromažďuje v priesečníku tejto osi s ohniskovou rovinou.
Konštrukcia obrazu bodu a objektu v zbernej šošovke.
Na vytvorenie obrazu v objektíve stačí vziať dva lúče z každého bodu objektu a nájsť ich priesečník po lome v objektíve. Je vhodné použiť lúče, ktorých dráha je známa po lome šošovky. Teda lúč dopadajúci na šošovku rovnobežnú s hlavnou optickou osou po lome v šošovke prechádza hlavným zameraním; lúč prechádzajúci optickým stredom šošovky nie je lomený; lúč prechádzajúci hlavným zameraním šošovky po lome ide rovnobežne s hlavnou optickou osou; lúč dopadajúci na šošovku rovnobežne s bočnou optickou osou, po lome šošovky, prechádza priesečníkom osi s ohniskovou rovinou.
Svetelný bod S nechajte ležať na hlavnej optickej osi.
konvexný konkávny radar objektívu
Svojvoľne zvolíme lúč a nakreslíme s ním rovnobežne bočnú optickú os (obr. 92). Vybraný lúč prejde po lome v šošovke priesečníkom sekundárnej optickej osi s ohniskovou rovinou. Priesečník tohto lúča s hlavnou optickou osou (druhým lúčom) dá platný obrázok body S - S`.
Zvážte konštrukciu obrazu objektu v konvexnom objektíve.
Nechajte bod ležať mimo hlavnej optickej osi, potom môže byť obraz S` zostrojený pomocou ľubovoľných dvoch lúčov znázornených na obr. 93.
Ak je objekt umiestnený v nekonečne, potom sa lúče pretnú v ohnisku (obr. 94).
Ak sa položka nachádza za bodom dvojité zameranie, potom sa obraz ukáže ako skutočný, reverzný, zmenšený (fotoaparát, oko) (obr. 95).
Ak je objekt umiestnený v bode dvojitého zaostrenia, potom sa obraz ukáže ako skutočný, inverzný, rovný objektu (obr. 96).
Ak je objekt umiestnený medzi zaostrením a bodom dvojitého zaostrenia, potom sa obraz ukáže ako skutočný, reverzný a zväčšený (fotografický zväčšovač, filmová kamera, filmoskop) (obr. 97).
Ak je objekt zaostrený, bude obrázok v nekonečno (nebude tam žiadny obraz) (Obr. 98).
Ak je objekt umiestnený medzi zaostrením a optickým stredom objektívu, bude obraz imaginárny, priamy, zväčšený (zväčšovacie sklo) (obr. 99).
V akejkoľvek vzdialenosti od objektu k rozptylovej šošovke poskytuje imaginárny, priamy a zmenšený obraz (obr. 100).
V závislosti od foriem existujú zbieranie (pozitívne) a rozptyl(negatívne) šošovky. Do skupiny zberných šošoviek zvyčajne patria šošovky, v ktorých je stred hrubší ako ich okraje, a do skupiny rozptylových šošoviek patria šošovky, ktorých okraje sú hrubšie ako stred. Toto platí iba vtedy, ak je index lomu materiálu šošovky vyšší ako index lomu prostredia. Ak je index lomu šošovky nižší, situácia sa obráti. Napríklad vzduchová bublina vo vode je bikonvexná rozptyľujúca šošovka.
Objektívy sa spravidla vyznačujú optickou mohutnosťou (meranou v dioptriách) a ohniskovou vzdialenosťou.
Pre konštrukciu optických prístrojov s korigovanou optickou aberáciou (primárne chromatickou v dôsledku rozptylu svetla - achromáty a apochromáty) sú dôležité aj ďalšie vlastnosti šošoviek a ich materiálov, napríklad index lomu, koeficient disperzie, priepustnosť materiálu vo zvolenom optickom rozmedzí.
Niekedy sú šošovky / optické systémy šošoviek (refraktory) špeciálne navrhnuté na použitie v prostrediach s relatívne vysokým indexom lomu (pozri ponorný mikroskop, ponorné kvapaliny).
Typy objektívov:
Zhromaždenie:
1 - bikonvexné
2 - konvexné ploché
3 - konvexne-konkávne (pozitívny (konvexný) meniskus)
Rozptyl:
4 - bikonkávny
5 - plocho konkávne
6 - konvexne-konkávne (negatívny (konkávny) meniskus)
Konvexno-konkávna šošovka sa nazýva meniskus a môžu byť kolektívne (smerom do stredu sa zahusťujú), rozptýlené (smerom k okrajom sa zahusťujú) alebo teleskopické (ohnisková vzdialenosť sa rovná nekonečnu). Napríklad šošovky okuliarov na krátkozrakosť sú zvyčajne negatívne menisky.
Na rozdiel od všeobecne rozšírenej mylnej predstavy, optická sila menisku s rovnakými polomermi nie je nulová, ale kladná a závisí od indexu lomu skla a od hrúbky šošovky. Meniskus, ktorého stredy zakrivenia povrchov sú v jednom bode, sa nazýva koncentrická šošovka (optická sila je vždy záporná).
Rozlišovacia vlastnosť zberná šošovka je schopnosť zhromažďovať lúče dopadajúce na jej povrch v jednom bode umiestnenom na druhej strane šošovky.
Aplikácia
Objektívy sú všestranné optický prvok väčšina optických systémov.
Tradičným využitím šošoviek sú ďalekohľady, ďalekohľady, teleskopické zameriavače, teodolity, mikroskopy a foto-video vybavenie. Ako lupy sa používajú jednotlivé zberné šošovky.
Ďalšou dôležitou oblasťou použitia šošoviek je oftalmológia, kde bez nich nie je možné napraviť poruchy zraku - krátkozrakosť, ďalekozrakosť, nesprávne ubytovanie, astigmatizmus a iné choroby. Šošovky sa používajú v zariadeniach, ako sú okuliare a kontaktné šošovky.
V rádioastronómii a radaroch sa často používajú dielektrické šošovky, ktoré zhromažďujú tok rádiových vĺn do prijímacej antény alebo sa zameriavajú na cieľ.
Pri konštrukcii jadrových bômb plutónia sa na premenu sférickej rozbiehajúcej sa rázovej vlny z bodového zdroja (rozbušky) na sférický konvergujúci použili systémy šošoviek vyrobené z výbušnín s rôznymi detonačnými rýchlosťami (teda s iným indexom lomu).
Zverejnené na Allbest.ru
Podobné dokumenty
Klasifikácia a typy polymérov, ich všeobecné charakteristiky a oblasti praktického použitia, vlastnosti: mechanické, termofyzikálne, chemické, elektrické, technologické. Typy polymidu Fujifilm, požiadavky na tepelné spracovanie.
práca, pridané 26.03.2015
Vývoj konštrukcie osovo súmernej magnetickej šošovky pre elektróny. Stanovenie prierezu magnetického obvodu, spôsob vykonania tepelného výpočtu. Výber konštrukcie šošovky, výpočet hrúbky železa potrebného na zabezpečenie danej magnetickej indukcie v ňom.
test, pridané 10. 4. 2013
Podstata šošovky, klasifikácia jej konvexných (zhromažďovacích) a konkávnych (rozptylových) foriem. Koncept zamerania objektívu a ohnisková vzdialenosť... Vlastnosti vytvárania obrazu v objektíve v závislosti od dráhy lúča po jeho lome a umiestnenia objektu.
prezentácia pridaná 22.2.2012
Typy slnečných kolektorov: ploché, vákuové a vzduchové. Ich konštrukcie, princíp činnosti, výhody a nevýhody, použitie. Zberacie zariadenie pre domácnosť. Solárne veže. Parabolické a parabolické koncentrátory. Fresnelove šošovky.
abstrakt, pridané 18.03.2015
Klasická teória vibračných spektier a ich kvantovo mechanické znázornenie. Princíp činnosti a vnútorná štruktúra infračervených spektrometrov, ich klasifikácia a typy, funkčné znaky, podmienky a oblasti praktického použitia.
seminárna práca pridaná 21. 1. 2017
Elementárna teória tenkých šošoviek. Stanovenie ohniskovej vzdialenosti podľa veľkosti objektu a jeho obrazu a jeho vzdialenosti od objektívu. Stanovenie ohniskovej vzdialenosti podľa rozsahu pohybu objektívu. Faktor zväčšenia objektívu.
laboratórne práce, pridané 3. 7. 2007
Podstata a fyzikálne opodstatnenie javu holografie ako obnovy obrazu objektu. Vlastnosti zdroja: koherencia, polarizácia, vlnová dĺžka svetla. Klasifikácia a typy holografie, oblasti praktického uplatnenia tohto javu, technológia.
abstrakt, pridané 06/11/2013
Preskúmanie lomu a odrazu svetla na guľových plochách. Určenie polohy hlavného ohniska lomu povrchu. Popis tenkých sférických šošoviek. Vzorec tenká šošovka... Vytváranie obrazov objektov pomocou tenkého objektívu.
abstrakt pridaný dňa 10.04.2013
Konvekcia ako prenos energie prúdmi kvapaliny alebo plynu, jej vzorce a význam. Oblasti a smery praktického uplatnenia tohto javu a hlavné faktory ovplyvňujúce jeho intenzitu. Klasifikácia, odrody a mechanizmy konvekcie.
prezentácia pridaná 14. 4. 2011
Podstata a typy tepelných prevodníkov, ich princíp činnosti a účelu, oblasti praktického použitia, etapy výroby. Charakteristika štandardných všeobecne akceptovaných typov pripojenia termočlánkov k meracím a prevádzacím zariadeniam.
Ciele:
- Zvážte vlastnosti šošoviek a ich vlastnosti praktické využitiepoužitím
- vizuálne, demonštračné a laboratórne vybavenie.
- Rozvíjať vzdelávaciu a kognitívnu činnosť študentov zmenou foriem práce.
- Na príkladoch historických vynálezov optických zariadení je ich zásadný význam pre zvýšenie zvedavosti a záujmu o túto tému.
Vybavenie:
- TSO: prezentácia na túto tému ( Príloha 1 )
- Optické prístroje (mikroskop, fotoaparát, lupa atď.), model oka.
- Laboratórne vybavenie (šošovky, žiarovky, zdroje energie, obrazovky)
POČAS TRIED
1. Kontrola domácich úloh
Odpovedz na otázku:
a) Aký jav sa nazýva lom?
b) Aký je zákon lomu svetla?
c) Aký je fyzikálny význam indexu lomu?
Správne odpovede:
a) Na hranici dvoch médií mení svetlo smer jeho šírenia. Ak je druhé médium priehľadné, potom môže svetlo čiastočne prechádzať cez hranice média a meniť smer šírenia. Tento jav sa nazýva lom.
b) Dopadajúci lúč, lomený lúč a kolmica na rozhranie medzi dvoma médiami v bode dopadu ležia v rovnakej rovine. Pomer sínusu uhla dopadu k sínusu uhla lomu je pre tieto dve médiá konštantná hodnota, ktorá sa rovná relatívnemu indexu lomu druhého média vzhľadom na prvé médium.
c) Index lomu sa rovná pomeru rýchlostí svetla v médiu, na hranici ktorej dochádza k lomu:
2. Aktualizácia vedomostí
Nemôžeme podrobne preskúmať všetky telá a priblížiť ich tak k oku. Existujú objekty, ktoré nemôžeme ani len priblížiť (napríklad nebeské telesá), alebo sú také malé, že je nemožné ich vidieť. V takýchto prípadoch sa používajú optické systémy. Ich hlavnou časťou je šošovka.
3. Vysvetlenie materiálu
Definície:
Priehľadné teleso ohraničené guľovými plochami sa nazýva objektív.
Objektív môže byť obmedzený dvoma konvexnými povrchmi (bikonvexné šošovky), konvexným sférickým povrchom a rovinou (rovinne konvexné), konvexnými a konkávnymi sférickými povrchmi (konkávne-konvexné šošovky). Tieto šošovky sú v strede hrubšie ako na okrajoch a všetky sa nazývajú konvexný, oni sú zbieranie... Šošovky, ktoré sú v strede tenšie ako na okrajoch, sa nazývajú konkávne... Podľa toho: bikonkávne, plocho-konkávne, konvexne-konkávne, také sú rozptyl.
Ak je hrúbka šošovky zanedbateľná v porovnaní s polomermi sférických povrchov šošovky a vzdialenosťou od objektu k šošovke, potom sa tieto šošovky nazývajú tenký.
Kľúčové body a čiary na vytvorenie obrazu v objektíve:
Vrcholy sférických segmentov sú umiestnené v tenkej šošovke tak blízko pri sebe, že ich možno považovať za jeden bod, ktorý sa nazýva optický stred šošovky.Priamka prechádzajúca stredmi sférických povrchov, ktoré obmedzujú šošovku, sa nazýva hlavná optická os... Akákoľvek iná priamka prechádzajúca optickým stredom sa nazýva sekundárna optická os... Bod, v ktorom sa po lome zbernej šošovky pretínajú lúče dopadajúce na ňu rovnobežne s hlavnou optickou osou, sa nazýva hlavné zameranie objektívu.Objektív má dvojité zaostrenie. Sú umiestnené na oboch stranách šošovky v rovnakých vzdialenostiach od nej. Tieto vzdialenosti sa nazývajú ohnisková vzdialenosť objektívu.
Vlastnosti objektívu
Ohnisková vzdialenosť objektívuoznačiť listom F.Nazýva sa prevrátená hodnota ohniskovej vzdialenosti výkon objektívua označiť listom D:
D \u003d 1 \\ F.
Ak D\u003e 0, šošovka sa zbieha,
ak D< 0, линза рассеивающая.
Optická sila šošoviek je vyjadrená v diotria (dioptrie). Objektív s ohniskovou vzdialenosťou 1 m má optický výkon 1 dioptrie.
Používanie šošoviek. Optické prístroje
Odkaz na históriu vynálezu.
Mikroskop: na konci 16. storočia vynašiel Holanďan Hans Jansen prvý mikroskop
V roku 1665. Anglický vedec Robert Hooke (1635-1703) vynašiel mikroskop, ktorý poskytuje jasnejší obraz.
Ďalekohľad: v roku 1592 taliansky vedec Galileo Galilei (1564-1642) skonštruoval šošovkový ďalekohľad, ktorý objekty 30-krát zväčšil, a pozoroval v ňom Mesiac a pohyb planét.
V roku 1668. Anglický vedec Isaac Newton (1642-1727) vytvoril nový typ ďalekohľadu, pomocou zrkadiel a šošoviek zaostroval lúče pozorovaných objektov, čo umožnilo znížiť skreslenie spojené s chybami objektívu.
Fotoaparát:v roku 1826 urobil prvú fotografiu na svete. Francúzsky fyzik Joseph Niepce (1765-1833). Americký vynálezca George Eastman (1854-1932) vytvoril ručný fotoaparát Kodak, ktorý sa predával spolu s filmom. Fotoaparát Polaroid vynašiel v roku 1947 Američan EdwinLand (1909-1991). Prvé fotoaparáty Polaroid pre farebné fotografie boli vyrobené v roku 1963.
Body:v roku 1280 Taliansky fyzik Salvino degli Armati (1245-1317) vyrobil prvé okuliare.
Kontaktné šošovky:rodák z Florencie, Leonardo da Vinci (1452-1519), uviedol myšlienku kontaktné šošovky... V Kódexe oka popisuje tubu so šošovkami vloženými na obidvoch koncoch, naplnenú vodou a určenú na korekciu videnia.
V 18. storočí Leonardovu myšlienku zaviedli do praxe Thomas Jung a John Herschel (syn Williama Herschela). Na Herschelovo oko bola nanesená vrstva priehľadného gélu, ktorá umožnila eliminovať vizuálnu chybu.
Moderné optické prístroje
Ukážka zariadení:mikroskop, ďalekohľad, fotoaparát, ďalekohľad, zväčšovacie sklo, okuliare, kontaktné šošovky.
Oko - optický systém
Ľudské oko je takmer sférické. Priemer oka je 2,4 cm. Hustá biela vonkajšia škrupina, ktorá oko chráni a dodáva mu trvalý tvar, sa nazýva skléra. Predná skléra splýva s priehľadnou, mierne konvexnou rohovkou, ktorá slúži ako zberná šošovka a poskytuje 75% zaostrovaciu silu. Za zreničkou je šošovka - priehľadné telo, podobné šošovke. Šošovka reflexne mení svoje zakrivenie prostredníctvom svalov, ktoré sú k nej pripevnené. Výsledkom je, že keď sa objekt blíži k oku alebo sa od neho vzďaľuje, obraz objektu v dolnej časti oka (sietnica) zostáva jasný.
So zhoršením videnia je práca šošovky najčastejšie narušená: stráca svoju pružnosť a čiastočne schopnosť meniť svoje zakrivenie. Ak je šošovka v porovnaní s objektívom príliš vypuklá normálne oko, potom oko vidí zle vzdialené objekty, nastáva krátkozrakosť. Ak je šošovka príliš plochá v porovnaní s šošovkou normálneho oka, potom osoba jasne nevidí blízke predmety. Toto je známka ďalekozrakosti. V takýchto prípadoch je potrebné nosiť okuliare s konkávnymi šošovkami a iné s vypuklými šošovkami. Namiesto okuliarov sa niekedy používajú kontaktné šošovky zo špeciálneho priehľadného plastu.
4. Zaistenie materiálu
Praktická práca
Stanovenie ohniskovej vzdialenosti a optickej sily zbernej šošovky.
Výbava: zberná šošovka, žiarovka, zdroj energie, obrazovka, pravítko.
Najjednoduchší spôsob, ako merať ohniskovú vzdialenosť a výkon objektívu, je použitie vzorca šošovky:
1 \\ d + 1 \\ f \u003d 1 \\ F \u003d D
S lampou, objektívom a obrazovkou v určitých vzdialenostiach robte merania. Na obrazovke získate skutočne zväčšený alebo skutočný miniatúrny obrázok vlákna žiarovky. (d je vzdialenosť od žiarovky k objektívu, f je vzdialenosť od objektívu k obrazovke).
Pri výpočte ohniskovej vzdialenosti berte do úvahy jednotku merania (prepočítajte jednotky na metre), potom sa optická sila vyjadrí v diotriách.
Zhrnutie lekcie
Hlavnou charakteristikou šošovky je optická sila. Na vytvorenie obrázka môžete použiť dva z troch „pohodlných“ lúčov. Objektívy sú hlavnou súčasťou optických prístrojov. Oko má aj šošovku - šošovku.
5. Domáce úlohy:§§ 63-65, s. 186-193 (učebnica 11 kl . G. Ya Myakishev, B. B. Bukhovtsev, V. M. Charugin; Moskva „Vzdelávanie“ 2010).