Lensler ve temel özellikleri. Lensler ve çeşitleri
Lens, iki küresel yüzeyle sınırlanan şeffaf bir gövdedir. Lenslerin temel özelliği, nesnelerin görüntülerini verme yeteneğidir. Hayali ve gerçek, tersine çevrilmiş ve düz, küçülmüş ve büyütülmüş olabilirler. Görüntünün doğrusal boyutları, nesnelerin konumuna bağlı olarak değişir.
Lens büyütme, görüntünün ve nesnenin doğrusal boyutlarının oranıdır. Büyütme faktörü (K) aşağıdaki formülle ifade edilebilir: K \u003d u / v, burada u, mercekten özneye olan uzaklık ve v, mercekten görüntüye olan mesafedir. Büyütme faktörü, nesnenin doğrusal boyutlarının görüntü boyutlarından ne kadar büyük veya küçük olduğunun bir ölçüsüdür.
Bilimde toplama merceği ve yayma merceği gibi kavramlar vardır. Birincisi ortada daha kalın ve kenarda daha ince, ikincisi ise tam tersi. Lensler, bir odak uzaklığı (optik merkezden odak noktasına: yayılan bir lens için negatiftir ve bir toplama lensi için pozitiftir) ve diyoptri cinsinden ölçülen optik güç ile karakterize edilir. bir diyoptri 1 metredir. Optik güç, merceğin küresel yüzeylerinin eğrilik yarıçapına ve ayrıca yapıldığı malzemeye (kırılma indisine) bağlıdır. Odak uzaklığının tersidir.
Toplama merceğinin difüzör merceğinden aşağıdaki farklılıkları vardır:
Toplama merceği nesneye her iki taraftan da yönlendirilebilir ve bu durumda ışınlar toplanır, çünkü böyle bir mercek 2 odağa sahiptir. Optik eksende ön ve arka odaklar, merceğin ana noktalarından odak uzunluğunda eksenin her iki yanında yer alır.
Lens malzemeleri
Işık toplar.
Kenarlar ortadan daha incedir.
Merceğin ortasına doğru (kenarlara değil) genişleyen çok sayıda üçgen prizmanın bir koleksiyonudur.
Merceğin odak noktası (yani, ana optik eksende bulunan ışınların kırılmadan sonraki kesişme noktası) gerçektir (hayali değil), çünkü ışınların kendileri de uzantıları değil kesişir.
Merceğin diğer tarafında bulunan bir noktada yüzeye düşen ışınları toplayabilir.
İyi çalışmanızı bilgi tabanına göndermek basittir. Aşağıdaki formu kullanın
Bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, yüksek lisans öğrencileri, genç bilim adamları size minnettar olacaklar.
Yayınlanan http://www.allbest.ru/
Lensler ve türleri
Lens, iki kavisli (çoğunlukla küresel) veya kavisli ve düz yüzeylerle sınırlanan şeffaf bir gövdedir. Lensler dışbükey ve içbükey olarak bölünmüştür.
Kenarlarından daha kalın bir merkeze sahip olan lenslere dışbükey denir. Ortası kenarlarından daha ince olan lenslere içbükey denir.
Merceğin kırılma indisi ortamın kırılma indisinden büyükse, dışbükey bir mercekte kırılmadan sonra paralel ışın demeti azalan bir ışına dönüştürülür. Bu tür lenslere toplama denir (Şekil 89, a). Paralel bir ışın bir mercekte ıraksak bir ışına dönüştürülürse, bu merceklere saçılma denir (Şekil 89, b). Havanın dış ortam olduğu içbükey lensler saçılıyor.
O 1, O 2 - merceği bağlayan küresel yüzeylerin geometrik merkezleri. Bu küresel yüzeylerin merkezlerini birleştiren düz çizgi O 1 O 2, ana optik eksen olarak adlandırılır. Genellikle, yüzeylerinin eğrilik yarıçaplarına kıyasla kalınlığın küçük olduğu ince mercekleri dikkate alırız, bu nedenle C 1 ve C 2 noktaları (segmentlerin tepeleri) birbirine yakın uzanır, merceğin optik merkezi adı verilen bir O noktası ile değiştirilebilir (bkz. 89a). Lensin optik merkezinden ana optik eksene bir açıyla çizilen herhangi bir düz çizgiye ikincil optik eksen (A 1 A 2 B 1 B 2) denir.
Ana optik eksene paralel bir ışın demeti toplama merceğine düşerse, mercekteki kırılmadan sonra merceğin ana odağı olarak adlandırılan bir F noktasında toplanırlar (Şekil 90, a).
Saçılma merceğinin odak noktasında, ışınların uzantıları kesişir ve kırılmadan önce ana optik eksenine paraleldir (Şekil 90, b). Yayılan merceğin odak noktası hayalidir. İki ana odak noktası vardır; ana optik eksende, lensin optik merkezinden aynı uzaklıkta, farklı taraflarda bulunurlar.
Bir merceğin odak uzaklığının karşılıklılığına optik gücü denir. Lens gücü - D.
SI'daki lensin optik güç birimi diyoptridir. Diyoptri, odak uzaklığı 1 m olan bir merceğin optik gücüdür.
Toplayıcı merceğin optik gücü pozitiftir, saçılanı negatiftir.
Lensin ana odağından ana optik eksene dik olarak geçen düzleme odak düzlemi denir (Şekil 91). Herhangi bir ikincil optik eksene paralel olarak mercek üzerine düşen ışın demeti, bu eksenin odak düzlemi ile kesişme noktasında toplanır.
Bir toplama merceğinde bir nokta ve bir nesnenin görüntüsünün oluşturulması.
Bir mercekte bir görüntü oluşturmak için, nesnenin her noktasından iki ışın alıp mercekte kırıldıktan sonra kesişme noktasını bulmak yeterlidir. Lensin kırılmasından sonra yolu bilinen ışınların kullanılması uygundur. Böylece, mercekte kırılmadan sonra ana optik eksene paralel bir mercek üzerindeki ışın olayı ana odaktan geçer; merceğin optik merkezinden geçen ışın kırılmaz; merceğin ana odağından geçen ışın, kırılmadan sonra, ana optik eksene paralel gider; mercekte kırılmadan sonra ikincil optik eksene paralel mercek üzerindeki bir ışın olayı, eksenin odak düzlemi ile kesişme noktasından geçer.
Işık noktası S'nin ana optik eksen üzerinde olmasına izin verin.
mercek dışbükey içbükey radar
Keyfi olarak bir ışın seçer ve ona paralel bir yan optik eksen çizeriz (Şekil 92). Seçilen ışın, lensteki kırılmadan sonra ikincil optik eksenin odak düzlemi ile kesişme noktasından geçecektir. Bu ışının ana optik eksen (ikinci ışın) ile kesişme noktası, geçerli resim puan S - S`.
Dışbükey bir mercek içindeki bir nesnenin görüntüsünün yapısını düşünün.
Noktanın ana optik eksenin dışında kalmasına izin verin, bu durumda S` görüntüsü, Şekil 1'de gösterilen herhangi iki ışın kullanılarak oluşturulabilir. 93.
Nesne sonsuza yerleştirilmişse, ışınlar odakta kesişecektir (Şekil 94).
Öğe noktanın arkasında bulunuyorsa çift \u200b\u200bodak, daha sonra görüntü gerçek, ters, küçültülmüş (kamera, göz) çıkacaktır (Şekil 95).
Nesne çift odak noktasında bulunuyorsa, o zaman görüntü nesneye eşit, ters, gerçek olacaktır (Şekil 96).
Nesne odak ile çift odak noktası arasına yerleştirilmişse, görüntü gerçek, ters, büyütülmüş (fotoğraf büyütücü, film kamerası, filmoskop) olacaktır (Şekil 97).
Konu odakta ise, görüntü sonsuz olacaktır (görüntü olmayacaktır) (Şekil 98).
Nesne merceğin odak ve optik merkezi arasında yer alıyorsa, görüntü hayali, doğrudan, büyütülmüş (büyüteç) olacaktır (Şekil 99).
Nesneden saçılma merceğine herhangi bir mesafede hayali, doğrudan, küçültülmüş bir görüntü verir (Şekil 100).
Formlara bağlı olarak var toplama (pozitif) ve saçılma(negatif) lensler. Toplama lensleri grubu genellikle ortası kenarlarından daha kalın olan lensleri içerir ve saçılma lensleri grubu, kenarları ortadan kalın olan lensleri içerir. Bunun yalnızca lens malzemesinin kırılma indisi ortamınkinden daha büyükse doğru olduğuna dikkat edin. Lensin kırılma indisi daha düşükse durum tersine dönecektir. Örneğin, sudaki bir hava kabarcığı, bikonveks difüzör bir mercektir.
Lensler, kural olarak, optik güçleri (diyoptri cinsinden ölçülür) ve odak uzunlukları ile karakterize edilir.
Düzeltilmiş optik sapmaya sahip optik cihazların yapımı için (öncelikle ışık dağılımına bağlı kromatik - akromatlar ve apokromatlar), lenslerin ve materyallerinin diğer özellikleri, örneğin, kırılma indisi, dağılım katsayısı ve seçilen optik aralıktaki malzeme geçirgenliği de önemlidir.
Bazen lensler / lens optik sistemleri (refraktörler), nispeten yüksek kırılma indisine sahip ortamlarda kullanılmak üzere özel olarak tasarlanmıştır (bkz. Daldırma mikroskobu, daldırma sıvıları).
Lens türleri:
Toplama:
1 - bikonveks
2 - dışbükey düz
3 - dışbükey içbükey (pozitif (dışbükey) menisküs)
Saçılma:
4 - çift içbükey
5 - düz içbükey
6 - dışbükey içbükey (negatif (içbükey) menisküs)
Dışbükey içbükey mercek denir menisküs ve kolektif (ortaya doğru kalınlaşır), saçılma (kenarlara doğru kalınlaşır) veya teleskopik (odak uzaklığı sonsuzdur) olabilir. Bu nedenle, örneğin miyopi gözlük camları genellikle negatif menisküslerdir.
Yaygın yanlış anlamanın aksine, aynı yarıçapa sahip bir menisküsün optik gücü sıfır değil pozitiftir ve camın kırılma indisine ve merceğin kalınlığına bağlıdır. Yüzeylerinin eğrilik merkezleri bir noktada bulunan menisküs, eş merkezli mercek olarak adlandırılır (optik güç her zaman negatiftir).
Ayırt edici özellik toplama merceği merceğin diğer tarafında bulunan bir noktada yüzeyine gelen ışınları toplama yeteneğidir.
Uygulama
Lensler çok yönlüdür optik eleman çoğu optik sistem.
Lenslerin geleneksel kullanımları dürbünler, teleskoplar, teleskopik nişangahlar, teodolitler, mikroskoplar ve fotoğraf ve video teknolojisidir. Büyüteç olarak tek toplama lensleri kullanılır.
Lenslerin bir diğer önemli uygulama alanı oftalmolojidir; bunlar olmadan görme bozukluklarını düzeltmek imkansızdır - miyopi, hipermetropi, uygunsuz konaklama, astigmatizm ve diğer hastalıklar. Lensler, gözlük ve kontakt lens gibi cihazlarda kullanılmaktadır.
Radyo astronomisinde ve radarlarda, radyo dalgalarının akışını bir alıcı antene toplayan veya bir hedefe odaklanan dielektrik lensler sıklıkla kullanılır.
Plütonyum nükleer bombaların tasarımında, küresel bir şok dalgasını bir noktasal kaynaktan (patlatıcı) küresel bir yakınsayan bir şoka dönüştürmek için farklı patlama oranlarına sahip (yani farklı kırılma indisine sahip) patlayıcılardan yapılmış mercek sistemleri kullanılmıştır.
Allbest.ru'da yayınlandı
Benzer belgeler
Polimerlerin sınıflandırılması ve çeşitleri, genel özellikleri ve pratik uygulama alanları, özellikleri: mekanik, termofiziksel, kimyasal, elektriksel, teknolojik. Fujifilm poliimid türleri, ısıl işlem gereksinimleri.
tez, 26.03.2015 eklendi
Elektronlar için eksenel simetrik manyetik lens tasarımının geliştirilmesi. Manyetik devrenin kesitinin belirlenmesi, termal hesaplama yöntemi. Bir lens tasarımı seçmek, içindeki belirli bir manyetik indüksiyonu sağlamak için gerekli olan demir kalınlığını hesaplamak.
test, eklendi 10/04/2013
Merceğin özü, dışbükey (toplama) ve içbükey (saçılma) formlarının sınıflandırılması. Lens odak kavramı ve odak uzaklığı... Işının kırılmadan sonraki yoluna ve nesnenin konumuna bağlı olarak bir mercekte bir görüntü oluşturmanın özellikleri.
sunum 02/22/2012 tarihinde eklendi
Güneş kollektör çeşitleri: düz, vakumlu ve hava. Tasarımları, çalışma prensipleri, avantajları ve dezavantajları, uygulamaları. Ev toplayıcı cihazı. Güneş kuleleri. Parabolik ve parabolik yoğunlaştırıcılar. Fresnel lensler.
Özet, 18.03.2015 eklendi
Klasik titreşim spektrumları teorisi ve kuantum mekaniksel gösterimleri. Kızılötesi spektrometrelerin çalışma prensibi ve iç yapısı, sınıflandırılması ve çeşitleri, fonksiyonel özellikleri, koşulları ve pratik uygulama alanları.
dönem ödevi, 01/21/2017 eklendi
İnce lenslerin temel teorisi. Odak uzunluğunun nesnenin boyutuna ve görüntüsüne ve ikincisinin mercekten uzaklığına göre belirlenmesi. Lens hareketinin miktarına göre odak uzunluğunun belirlenmesi. Lens büyütme faktörü.
laboratuvar çalışması, 03/07/2007 eklendi
Bir nesnenin imajının restorasyonu olarak holografi olgusunun özü ve fiziksel gerekçesi. Kaynak özellikleri: tutarlılık, polarizasyon, ışık dalga boyu. Holografinin sınıflandırılması ve türleri, bu fenomenin pratik uygulama alanları, teknoloji.
özet, eklendi 06.11.2013
Küresel yüzeylerde ışığın kırılma ve yansıma özelliklerinin gözden geçirilmesi. Kırılma yüzeyinin ana odağının konumunun belirlenmesi. İnce küresel lenslerin açıklamaları. Formül ince mercek... İnce bir mercek kullanarak nesnelerin görüntülerini oluşturmak.
Özet 04/10/2013 tarihinde eklendi
Sıvı veya gaz jetleriyle enerji transferi olarak konveksiyon, modelleri ve önemi. Bu fenomenin pratik uygulama alanları ve yönleri ve yoğunluğunu etkileyen ana faktörler. Konveksiyonun sınıflandırılması, çeşitleri ve mekanizmaları.
sunum 04/14/2011 tarihinde eklendi
Isıl dönüştürücülerin özü ve çeşitleri, çalışma prensipleri ve amaçları, pratik kullanım alanları, imalat aşamaları. Ölçme ve dönüştürme cihazlarına genel olarak kabul edilen standart termokupl bağlantı türlerinin özellikleri.
Hedefler:
- Lenslerin özelliklerini ve bunların pratik kullanımkullanma
- görsel, gösteri ve laboratuvar ekipmanı.
- Çalışma biçimlerindeki değişiklik yoluyla öğrencilerin eğitimsel ve bilişsel etkinliklerini geliştirmek.
- Optik cihazların tarihsel buluşlarından örnekler kullanarak, konuya olan merak ve ilgiyi eğitmek için hayati önemi.
Ekipman:
- TSO: konuyla ilgili sunum ( Ek 1 )
- Optik enstrümanlar (mikroskop, kamera, büyüteç vb.), göz modeli.
- Laboratuvar ekipmanları (lensler, akkor lambalar, güç kaynakları, ekranlar)
SINIFLAR SIRASINDA
1. Ödev kontrolü
Soruları cevapla:
a) Hangi fenomen kırılma olarak adlandırılır?
b) Işığın kırılma yasası nedir?
c) Kırılma indisinin fiziksel anlamı nedir?
Doğru cevaplar:
a) İki ortamın sınırında ışık yayılma yönünü değiştirir. İkinci ortam şeffafsa, ışık kısmen ortamın sınırından geçerek yayılma yönünü değiştirebilir. Bu fenomene kırılma denir.
b) Gelen ışın, kırılan ışın ve olay noktasında iki ortam arasındaki ara yüze normal olan aynı düzlemde yer alır. Geliş açısının sinüsünün kırılma açısının sinüsüne oranı, bu iki ortam için sabit bir değerdir ve birinciye göre ikinci ortamın bağıl kırılma indisine eşittir.
c) Kırılma indisi, aralarında kırılmanın meydana geldiği sınırda ortamdaki ışık hızlarının oranına eşittir:
2. Bilgiyi güncelleme
Tüm bedenleri detaylı inceleyip göze yaklaştıramayız. Yaklaşamadığımız nesneler (örneğin gök cisimleri) vardır ya da o kadar küçüktür ki onları görmek imkansızdır. Bu gibi durumlarda optik sistemler kullanılır. Ana kısımları mercek.
3. Malzemenin açıklaması
Tanımlar:
Küresel yüzeylerle sınırlanmış şeffaf bir gövdeye lens.
Lens, iki dışbükey yüzey (bikonveks lens), bir dışbükey küresel yüzey ve bir düzlem (düzlem-dışbükey), dışbükey ve içbükey küresel yüzeyler (içbükey dışbükey mercek) ile sınırlandırılabilir. Bu lensler ortada kenarlardan daha kalındır ve hepsine dışbükey, onlar toplama... Ortası kenarlardan daha ince olan lenslere içbükey... Buna göre: çift içbükey, düzlem içbükey, dışbükey içbükey, bunlar saçılma.
Mercek kalınlığı, merceğin küresel yüzeylerinin yarıçapına ve nesneden merceğe olan mesafesine kıyasla önemsiz ise, bu tür mercekler denir ince.
Görüntüyü lenste oluşturmak için temel noktalar ve çizgiler:
Küresel segmentlerin köşeleri, birbirlerine tek nokta olarak alınabilecek kadar yakın olan ince bir mercek içine yerleştirilmiştir. lensin optik merkezi.Merceği sınırlayan küresel yüzeylerin merkezlerinden geçen düz çizgiye denir. ana optik eksen... Optik merkezden geçen diğer herhangi bir düz çizgiye ikincil optik eksen... Bir toplama merceğindeki kırılmadan sonra, üzerine gelen ışınların ana optik eksene paralel olarak kesiştiği noktaya denir. lensin ana odak noktası.Lens çift odaklıdır. Lensin her iki yanında eşit uzaklıkta bulunurlar. Bu mesafelere lensin odak uzaklığı.
Lens özellikleri
Lens odak uzaklığımektupla belirtmek F.Odak uzaklığının tersi denir lens gücüve mektupla belirt D:
D \u003d 1 \\ F.
D\u003e 0 ise, lens yakınsıyor,
eğer D< 0, линза рассеивающая.
Lenslerin optik gücü şu şekilde ifade edilir: diotria (diyoptri). Odak uzaklığı 1 m olan bir lens, 1 diyoptri optik güce sahiptir.
Lens kullanımı. Optik enstrümanlar
Buluş geçmişi referansı.
Mikroskop: 16. yüzyılın sonunda Hollandalı Hans Jansen ilk mikroskobu icat etti
1665'te. İngiliz bilim adamı Robert Hooke (1635-1703) daha net bir görüntü veren bir mikroskop icat etti.
Teleskop: 1592'de İtalyan bilim adamı Galileo Galilei (1564-1642), nesneleri 30 kat büyüten ve ayı ve içindeki gezegenlerin hareketini gözlemleyen bir mercek teleskopu yaptı.
1668'de. İngiliz bilim adamı Isaac Newton (1642-1727) yeni bir teleskop türü yarattı, gözlenen nesnelerin ışınlarını odaklamak için aynalar ve mercekler kullandı, bu da mercek kusurlarıyla ilişkili bozulmayı azaltmayı mümkün kıldı.
Kamera:1826'da dünyadaki ilk fotoğrafı çekti. Fransız fizikçi Joseph Niepce (1765-1833). Amerikalı mucit George Eastman (1854-1932), bir rulo filmle birlikte satılan el tipi bir Kodak fotoğraf makinesi yarattı. Polaroid kamera, 1947'de Amerikan EdwinLand (1909-1991) tarafından icat edildi. Renkli fotoğraflar için ilk Polaroid kameralar 1963'te oluşturuldu.
Puanlar:in1280 İlk kadehleri \u200b\u200bİtalyan fizikçi Salvino degli Armati (1245-1317) yaptı.
Kontak lens:floransalı Leonardo da Vinci (1452-1519) fikrini ortaya koydu. kontak lens... Göz Kodunda, her iki ucuna lens takılı, suyla dolu ve görüşü düzeltmek için tasarlanmış bir tüp tarif eder.
18. yüzyılda Leonardo'nun fikri Thomas Jung ve John Herschel (William Herschel'in oğlu) tarafından uygulamaya konuldu. Herschel'in gözüne şeffaf bir jel tabakası uygulandı, bu da görme kusurunu ortadan kaldırmayı mümkün kıldı.
Modern optik aletler
Cihazların gösterimi:mikroskop, teleskop, kamera, dürbün, büyüteç, gözlük, kontakt lens.
Göz - optik sistem
İnsan gözü neredeyse küreseldir. Gözün çapı 2,4 cm'dir Gözü koruyan ve kalıcı bir şekil veren yoğun beyaz dış kabuğa sklera denir. Ön sklera, bir toplama merceği görevi gören ve% 75 odaklanma gücü sağlayan şeffaf, hafif dışbükey korneaya birleşir. Öğrencinin arkasında mercek vardır - merceğe benzer şeffaf bir gövde. Lens, kendisine bağlı kaslar vasıtasıyla eğriliğini refleks olarak değiştirir. Sonuç olarak, bir nesne göze yaklaştığında veya uzaklaştığında, gözün altındaki nesnenin (retina) görüntüsü net kalır.
Görmenin bozulmasıyla, lensin çalışması çoğunlukla bozulur: elastikiyetini ve kısmen eğriliğini değiştirme yeteneğini kaybeder. Lens, lense kıyasla çok dışbükey ise normal göz, sonra göz uzaktaki nesneleri görür, miyopi başlar. Mercek normal bir göz merceğine göre çok düz hale gelirse, kişi yakın nesneleri net olarak görmez. Bu bir hipermetrop belirtisidir. Bu gibi durumlarda, içbükey lensli, diğerleri dışbükey lensli gözlükler takılmalıdır. Bazen gözlük yerine özel şeffaf plastikten yapılmış kontakt lensler kullanılır.
4. Malzemenin sabitlenmesi
Pratik iş
Toplayıcı merceğin odak uzunluğunun ve optik gücünün belirlenmesi.
Ekipman: toplama merceği, akkor lamba, güç kaynağı, ekran, cetvel.
Bir lensin odak uzaklığını ve gücünü ölçmenin en basit yolu, lens formülünü kullanmaktır:
1 \\ d + 1 \\ f \u003d 1 \\ F \u003d D
Lamba, lens ve ekran ile belirli mesafelerde ölçü alın. Ekranda, lamba filamentinin gerçekten büyütülmüş veya gerçek bir küçük resmi elde edin. (d, lambadan merceğe olan mesafedir, f mercekten ekrana olan mesafedir).
Odak uzaklığını hesaplarken, ölçü birimini hesaba katın (birimleri metreye çevirin), daha sonra optik güç diyotri cinsinden ifade edilecektir.
Ders özeti
Bir lensin temel özelliği optik güçtür. Bir görüntü oluşturmak için üç "uygun" ışından ikisini kullanabilirsiniz. Lensler, optik aletlerin ana parçasıdır. Gözün ayrıca bir merceği vardır - bir mercek.
5. Ödev:§§ 63-65, s. 186-193 (ders kitabı 11 cl . G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, V.M. Charugin; Moskova "Eğitim" 2010).