Toplama merceğindeki ışığın kırılması. Lenslerde ışığın kırılması
Işık kırılması - iki ortam arasındaki arayüzden geçerken optik radyasyonun (ışık) yayılma yönündeki değişiklik.
Işık kırılma yasaları:
1) Gelen ışın, kırılan ışın ve iki ortam arasındaki ara yüze geliş noktasına dik olan aynı düzlemde yer alır. .
2) Geliş açısının sinüsünün kırılma açısının sinüsüne oranı, belirli bir ortam çifti için sabit bir değerdir. Bu sabit, birinciye göre ikinci ortamın kırılma indisi n21 olarak adlandırılır:
Vakuma göre bir ortamın kırılma indisine mutlak kırılma indisi denir. Snell-Descartes yasası. Gelen ışın, normal çizgi ve kırılan ışın aynı düzlemdedir. Geliş açısının 30 ° ve kırılmanın 22 ° olduğunu bilerek, söz konusu sıvının ne olduğunu belirlemek için bu bölümdeki kırılma indisleri tablosunu kullanın. Tam yansıma ve sınır açısı. Daha sonra, ışık daha kırıcı bir ortamdan cam ve hava gibi daha az kırıcı bir ortama geçtiğinde neler olabileceğini analiz ediyoruz.
İki ortamın bağıl kırılma endeksi, mutlak kırılma endekslerinin oranına eşittir n 21 \u003d n 2 / n 1
Ortamın mutlak kırılma indisi, vakumdaki elektromanyetik dalgalardan gelen hızın, ortamdaki v faz hızına oranına eşit olan n değeri olarak adlandırılır. N \u003d c / v
3) Yüzeye dik iki ortam arasındaki arayüzde meydana gelen bir ışık ışını, kırılma olmaksızın başka bir ortama geçer.
Işığın bir kısmının yansıtıcı olduğunu ve diğer kısmının kırıldığını görebiliriz. Geliş açısını artırarak kırılma açısı 90 ° olabilir. Açıklanan durumda, geliş açısına eşik açısı denir. Hepsi düşüyor ışık dalgaları yansıdı. Bir katının bir sıvıya göre kırılma indisini belirleyin. Optik fiber, elektrik enerjisini aktaran, ancak esas olarak camdan yapılan ve ışık enerjisini aktaran bakır tel ile karşılaştırılabilir. Bir fiber optik, yüksek kırılma indisine sahip bir cam çekirdek ve daha düşük kırılma indisine sahip bir cam kaplamadan oluşur.
4) Olay ve kırılan ışınlar tersine çevrilebilir: Eğer olay ışını kırılan ışının yolu boyunca yönlendirilirse, kırılan ışın olay ışınının yolunu izleyecektir.
Toplam iç yansıma - ışığın kırılma eşlik etmeyen iki şeffaf maddenin arayüzüne yansıması. Toplam iç yansıma, geliş açısı sınır kırılma açısından daha büyük olduğunda, bu ortamı optik olarak daha az yoğun bir ortamdan ayıran bir yüzey üzerine bir ışık huzmesi düştüğünde meydana gelir.
Fibere giren ışık huzmesi, tekrarlanan tam yansımalar iki tür camın ayırma yüzeyinde ve böylece çok az enerji kaybıyla uzun mesafelere yayılır. Optik fiberin telekomünikasyon, tıp vb. Uygulamaları vardır. Telekomünikasyonda, bir optik fiber aynı anda on binden fazla telefon görüşmesi taşıyabilir, bu da dünya bilgisayar ekipmanı tarafından giderek daha fazla talep gören bu tür işleri kolaylaştırır. Sinyallerin bilgisayarlar ve sistemler arasında telefonla iletimi sıradan hale geliyor.
Lensteki ışın yolu.
Mercek, iki küresel yüzeyle sınırlanmış şeffaf bir gövdedir. Kalınlığın kendisi
mercek, küresel yüzeylerin eğrilik yarıçaplarına kıyasla küçüktür, daha sonra mercek denir ince.
Lensler birbirine yaklaşıyor ve yayılıyor. Toplama (pozitif) lensler, paralel ışın demetini yakınsamaya dönüştüren lenslerdir. Saçılma (negatif) lensler, paralel ışın demetlerini farklı olanlara dönüştüren lenslerdir. Kenarlardan daha kalın orta noktalara sahip lensler toplanır ve daha kalın kenarları olan lensler saçılır.
Örneğin İnternet, dünyanın her yerindeki bilgisayarları Web'e bağlı diğer bilgisayarların her birinde bulunan sayısız bilgiye bağlayabilir. Şu anda genişleyen bir başka yaygın fiber optik uygulaması, optik kablolu televizyon programlarının iletilmesidir. Tıpta da kullanılan optik filament, insan vücuduna kolaylıkla nüfuz edebilir ve çeşitli cerrahi manipülasyonlara ve muayenelere izin veren optik sinyaller taşıyabilir. Renk büyülerinde ışık saçılması hakkında bilgi edinin.
Küresel yüzeylerin O1 ve O2 eğrilik merkezlerinden geçen düz çizgiye denir. lensin ana optik ekseni... İnce mercekler söz konusu olduğunda, ana optik eksenin mercekle bir noktada kesiştiğini varsayabiliriz, buna genellikle merceğin optik merkezi O... Işık huzmesi, orijinal yönden sapmadan merceğin optik merkezinden geçer. Optik merkezden geçen tüm hatlara yan optik eksenler.
Atmosferik kırılma Dünyanın atmosferi yüksek rakımlarda seyrek, alçak rakımlarda ise yoğundur. Kırılma indisinin yoğunluk arttıkça arttığını biliyoruz; bu nedenle, Dünya'da görülen yıldız ışığı atmosferin katmanlarını geçerken kırılır ve bu nedenle gözlemciye ulaşıncaya kadar orijinal yönünden uzaklaşır. Havuzun dibinden gelen ışık huzmesi, yandaki resimde gösterildiği gibi suyun düz yüzeyine ulaşır. Işığın bir kısmı yansıtılır ve bir kısmı havada kırılır.
Suyun kırılma indisi 1, 3 olarak verildiğinde, sırasıyla şunu soruyoruz: iki alıcı sinyali alabilir mi? Sinyal denizaltıya hangi dalga boyunda ulaşacak? Damlacığın içinden geçen ışık demetinin yolunu hangi seçenek doğru şekilde temsil eder? Suyun kırılma indisinin 1.33 olduğunu bilmemelerine rağmen, kendi günlük deneyimlerinden kırılma yasasını bilirler ve bu nedenle balık tutabilirler. Yukarıdaki resim sadece şematiktir. Bu, Hintlinin balığın konumuna ilişkin fikri.
Ana optik eksene paralel bir ışın demeti merceğe yönlendirilirse, mercekten geçtikten sonra ışınlar (veya bunların devamı) merceğin ana odağı olarak adlandırılan bir F noktasında toplanır. Sahip olmak ince mercek lense göre ana optik eksende simetrik olarak yerleştirilmiş iki ana odak vardır. Lens toplamak için püf noktaları gerçek, saçan lensler ise hayalidir. İkincil optik eksenlerden birine paralel ışın demetleri, mercekten geçtikten sonra, ikincil eksenin odak düzlemi Ф ile kesişme noktasında bulunan F "noktasına, yani ana optik eksene dik olan ve ana odaktan geçen bir düzlemde de odaklanır.Optik merkez arasındaki mesafe lens O ve ana odak F, odak uzaklığı olarak adlandırılır.Aynı harf F ile gösterilir. Yakınsayan bir lens için, difüzör lens için F\u003e 0 kabul edilir, F< 0.
Balığın bu konumda neredeyse durduğuna dikkat edin. Teknedeki bir balıkçı doğrudan berrak ve sakin sulara bakar. Suyun serbest yüzeyinden 30 cm uzakta bir balık görür. Balık ne kadar derinde bulunur? 4. Verilenler: Suyun havaya göreceli kırılma indisi 3 Soldaki şekil, hava ile suyu ayıran cam bir duvara düşen bir ışık demetini göstermektedir. Işık gönderildi optik lif ipliğin duvarlarını terk etmeden vücuda. Düz bir ayna ile oluşturulan bir nesnenin görüntüsü her zaman nesneyle aynı boyutta olacaktır.
Odak uzaklığının tersi olan D'nin değerine lensin optik gücü denir. SI optik güç birimi diyoptri (diyoptri) 'dir.
Lenslerde ışın yolu
Lenslerin temel özelliği, nesnelerin görüntülerini verme yeteneğidir. Görüntüler düz veya ters çevrilmiş, gerçek veya hayali, büyütülmüş veya küçültülmüş olabilir.
Ana eksene yakın olan ve aynı eksene göre hafifçe eğimli olan küçük açıklıklı küresel aynalar pratikte damgalı sistemlerdir. Küresel mercekler Işığın küresel bir sınırda yansıması, nesnelerin keskin görüntüleriyle sonuçlanır ve küresel aynaların kullanılmasıyla sonuçlanır. Küresel sınırdaki kırılma aynı zamanda görüntülerin oluşumuna yol açar ve bu da küresel lenslerin kullanımına yol açar. Küresel lens, iki düz olmayan yüzeyle ayrılmış üç homojen ve şeffaf ortam kümesidir.
Görüntünün konumu ve karakteri geometrik yapılar kullanılarak belirlenebilir. Bunu yapmak için, yolu bilinen bazı standart ışınların (harika ışınlar) özelliklerini kullanın. Bunlar, optik merkezden veya merceğin odak noktalarından birinden geçen ışınların yanı sıra ana veya ikincil optik eksenlerden birine paralel olan ışınlardır. İnce lens görüntüleme:
Lenslerin ayırma yüzeylerine kenarlar denir. Merceğin sınırları ya küreseldir ya da biri küresel, diğeri düzdür. Lensler, gözlükler, gözlükler, dürbünler, büyüteçler ve mikroskoplar gibi çok sayıda optik enstrümanda kullanılır. Burada baktığımız nesneler, aynı uç araçlara sahip olanlar ve orta düzey daha incelikli. En yaygın olanı havaya batırılmış cam merceklerdir. Ana lens geometrileri aşağıda gösterilmiştir. Mercek türleri İki mercek grubunu ayırt edebiliriz: ana eksene paralel olarak gelen ışık ışını üzerinde birleşen yakınsak mercekler ve gelen ışından ana eksene paralel olarak ayrılan uzaklaşan mercekler.
1. Ana optik eksene paralel bir ışın, ana odak noktasından geçer.
2. İkincil optik eksene paralel bir ışın, ikincil odaktan (ikincil optik eksen üzerindeki bir nokta) geçer.
3. Merceğin optik merkezinden geçen ışın kırılmaz.
4. Gerçek görüntü, ışınların kesişme noktasıdır. Hayalet görüntü - ışın uzantılarının kesişimi
Aşağıdakiler gruplara ayrılan lens türleridir: bikonveks içbükey dışbükey düzlemsel dışbükey dışbükey dışbükey içbükey içbükey içbükey içbükey lensler, kalınlığı kenarların eğrilik yarıçapından çok daha az olan ince lensler olarak adlandırılır. Yalnızca ince lensler net görüntüler oluşturur; stigmatik. İnce bir merceği şu şekilde temsil ediyoruz: ince bir merceği birleştiren ince bir mercek ıraksar. Bölüm 14 Merceğin ana eksenle kesişme noktasına optik merkez denir. İnce küresel bir merceğin odaklanması.
Bu nokta, merceğin odak görüntüsüdür. Odak ve mercek arasındaki mesafe odak uzaklığı lens. Kaynağı merceğin odak noktasında olan yakınsak merceğin ana eksenine bir nokta ışık kaynağı yerleştirirsek, merceğin ana eksenine paralel bir ışında ortaya çıkan bir ışığa sahip oluruz. Odak nesnesi, lensin diğer tarafında, odak görüntüsü ile aynı mesafede bulunan bir noktadır. Uzaklaşan bir mercekte, odaklar sanaldır, çünkü ışık ışınlarının uzantılarının kesişme noktasındadırlar.
Toplama lensi
1. Nesne arkada bulunuyorsa çift \u200b\u200bodak.
Bir nesnenin görüntüsünü oluşturmak için iki ışın çekmeniz gerekir. İlk ışın, ana optik eksene paralel olarak nesnenin üstünden geçer. Mercek üzerinde ışın kırılır ve odak noktasından geçer. İkinci ışın, nesnenin tepesinden lensin optik merkezinden yönlendirilmelidir, kırılma olmadan geçecektir. İki ışının kesişme noktasına bir A 'noktası koyun. Bu, nesnenin en üst noktasının görüntüsü olacaktır. Nesnenin alt noktasının görüntüsü de aynı şekilde oluşturulmuştur. Yapının sonucu, küçültülmüş, ters çevrilmiş, gerçek bir görüntüdür.
Gerçek odaklara sahip yakınsak bir lens için odak uzunluğunun pozitif olduğuna katılıyorum; sanal odaklara sahip ıraksak bir mercek için odak uzaklığı negatiftir. 227 Bölüm 14 Yakınsak veya uzaklaşan bir mercekle, merceğin optik merkezinden geçen ışık huzmesi saptırılacaktır. Sunulan lenslerden biri, kendisini oluşturan ortamdan daha ince bir ortama batırılırsa, lens optik davranışında bir tersine dönecektir. Yakınsak bir lens için, odak uzaklığı gibi pozitif pozitiflik; farklı bir mercek için sapma negatiftir.
2. Konu çift odak noktasındaysa.
İnşa etmek için iki kiriş kullanmalısınız. İlk ışın, ana optik eksene paralel olarak nesnenin üstünden geçer. Mercek üzerinde ışın kırılır ve odak noktasından geçer. İkinci ışın, nesnenin tepesinden merceğin optik merkezinden yönlendirilmelidir, kırılmadan mercekten geçecektir. İki kirişin kesişme noktasında, ayar noktası A1. Bu, nesnenin en üst noktasının görüntüsü olacaktır. Nesnenin alt noktasının görüntüsü de aynı şekilde oluşturulmuştur. İnşaatın bir sonucu olarak, yüksekliği nesnenin yüksekliği ile çakışan bir görüntü elde edilir. Görüntü ters çevrilmiş ve geçerli
Işık ışınlarının genişlemesi, merceğin optik merkezinden 20 cm'lik bir noktada kesişir. Lensin odak uzaklığını ve yakınlığını belirleyin. Çözüm Merceğin odak uzunluğu, ortaya çıkan ışık ışınlarının projeksiyonlarının merceğin optik merkezine geçtiği noktayı ana eksenden ayıran mesafenin modülüne eşittir. Merceğin, kırılma indisi 1, 0 ve merceğin kırılma indisi 1, 5 olan havaya daldırıldığını bilerek merceğin odak uzaklığını ve yakınlığını belirler. Aralarında, küçük boyutlara sahip bir ışık kaynağı uygun şekilde konumlandırılır, böylece ortaya çıkan ışın yalnızca ana eksene paralel ışınlardan oluşur.
3. Özne, odak ve ikili odak arasındaki boşlukta bulunuyorsa
İnşa etmek için iki kiriş kullanmalısınız. İlk ışın, ana optik eksene paralel olarak nesnenin üstünden geçer. Mercek üzerinde ışın kırılır ve odak noktasından geçer. İkinci ışın, objektifin optik merkezinden nesnenin tepesinden yönlendirilmelidir. Lensin içinden kırılma olmadan geçer. İki ışının kesişme noktasına bir A 'noktası koyun. Bu, nesnenin en üst noktasının görüntüsü olacaktır. Nesnenin alt noktasının görüntüsü de aynı şekilde oluşturulmuştur. Yapının sonucu büyütülmüş, ters çevrilmiş gerçek bir görüntüdür
Durumun bir diyagramını çizerek, nokta kaynağının yerleştirilmesi gereken mercek ile ayna arasındaki konumu belirleyin. Diyagramı kullanarak, aynanın üstü ile merceğin optik merkezi arasındaki mesafeyi gösterin. Mercek Görüntülerinin Geometrik Olarak Belirlenmesi İnce bir küresel mercekle çekilmiş bir görüntü, özneyi yüzün önünde bırakan ve mercekten geçen ışık tarafından belirlenir. Bunu yapmak için, odak yönünde kırılan ana eksene paralel bir ışık demetini ve optik merkez yönünde ışık demetini düşünmek yeterlidir.
Difüzyon lensi
Konu, difüzör merceğin önünde konumlandırılır.
İnşa etmek için iki kiriş kullanmanız gerekir. İlk ışın, ana optik eksene paralel olarak nesnenin üstünden geçer. Mercek üzerinde, ışın, bu ışının devamı odağa girecek şekilde kırılır. Ve optik merkezden geçen ikinci ışın, birinci ışının A 'noktasındaki devamını keser - bu, nesnenin üst noktasının görüntüsü olacaktır.Nesnenin alt noktasının görüntüsü de aynı şekilde oluşturulur. Sonuç, düz, küçültülmüş, sanal bir görüntüdür. Nesne yayılan lense göre hareket ettirildiğinde, her zaman doğrudan, indirgenmiş bir sanal görüntü elde edilir. Nesne yayılan lense göre hareket ettirildiğinde, her zaman doğrudan, indirgenmiş bir sanal görüntü elde edilir.
Yakınsak bir mercek için, ana eksende bulunan iki referans noktası, yandaki diyagramda gösterildiği gibi odak uzunluğunun iki katı olarak kullanılır. Ana nokta nesnesinin önüne yerleştirilen bir nesne için, oluşturulan görüntü gerçektir, ters çevrilmiştir ve nesneden daha küçüktür. Bu optik sistem, örneğin kameralarda ve video kameralarda kullanılır. Bu cihazlar için yakınsayan bir mercek, film üzerinde önündeki nesneye göre gerçek, ters çevrilmiş, daha küçük bir görüntü oluşturur.
Bir diğer önemli örnek de, retinaya gerçek, ters çevrilmiş ve gerçek nesneden daha küçük bir görüntü yansıtma işlevi ile lensleri bir araya getirme işlevi gören birkaç öğeye sahip olan göz küresinin kendisidir. Nesneye karşı ana nokta ile merceğin odağı arasında bulunan bir nesne için, ters çevrilmiş ve nesneden daha büyük gerçek bir görüntü oluştururuz. Bu lensler için uygulama örnekleri, projektör projeksiyon makineleri ve sinematografik projektörlerdir.
Görüntünün konumu ve doğası (gerçek veya hayali) kullanılarak da hesaplanabilir
ince lens formülleri. Nesneden merceğe olan mesafe d ile ve mercekten görüntüye olan mesafe f ile gösterilirse, ince bir mercek için formül şu şekilde yazılabilir:
D ve f değerleri ayrıca belirli bir işaret kuralına uyar: d\u003e 0 ve f\u003e 0 - gerçek nesneler için
Önceki çizimde, yakınsak bir mercek, nesne odağı ve mercek arasında bir nesneden oluşan bir büyüteç veya büyüteç merceğinin bir diyagramını görüyoruz. Ortaya çıkan görüntü sanaldır, doğrudur ve nesneden daha büyüktür. Merceklerdeki Görüntülerin Cebirsel İlişkileri Aynalarda olduğu gibi, bir mercek tarafından üretilen görüntünün boyutunu cebirsel olarak belirleyebiliriz. Bu hedefe ulaşmak için Gauss referans çerçevesi uyguladık. Nesnenin gerçek ve net bir görüntüsünün yanı sıra doğrusal yanal büyütmeyi elde etmek için ekranın lensten ne kadar uzağa yerleştirilmesi gerektiğini belirleyin.
(yani, lensin arkasında birleşen ışın uzantıları değil, gerçek ışık kaynakları) ve görüntüler; d< 0 и f < 0 – для мнимых источников и изображений.
Geometrik optik Işık yayılma yasalarını inceler, fotoğraf elde etme ile ilgili olarak bu bilimin ana noktalarını dikkate alır. Bu, kameranızda gerçekleşen işlemlerin daha derin bir şekilde anlaşılmasına olanak sağlayacaktır.
Çözüm Makinenin amacı yakınsayan bir mercek veya bir settir. Görüntünün net olması için görüntünün film üzerinde oluşturulması gerekir. Üzerindeki nesneler için harika mesafe mesafenin lensin odak uzaklığından çok daha büyük olduğu düşünülebilir. Çözüm Büyüteç yakınsak bir mercek olduğundan, nesnenin odak ile optik merkez arasında konumlandırılması gerekir. Görüntünün merceğe 1,0 m mesafede ekrana yansıtılabilmesi için slaydın yerleştirilmesi gereken konumu belirleyin.
Öğrenci, sadece bir mercekle, sopanın kafasına bir güneş ışığı ışını koyarak oyun çubuğunu aydınlatmak için bir deney yapmak istiyor. Görüntünün nesneden 5 kat daha büyük olduğunu bilerek lensin cm cinsinden odak uzaklığı nedir? Bir nesnenin görüntüsünün daima retinada oluşması için değişkenliğin göz küresi değişti. Çok uzaktaki bir nesne, gözlemciye en yakın noktadan, farklı görüş için gereken minimum mesafeden yaklaşabilir.
"Fotoğraf" kelimesi ışık yardımı ile yazmak anlamına gelir (Yunanca "fotoğraflar" - ışık ve "grapio" - yazmak için). Aslında fotoğraf, sabit görüntüler elde etmek için ışığın birçok fiziksel ve kimyasal özelliğini kullanır. Işığın fiziksel özelliklerini kullanarak ortaya çıkıyor optik görüntü kaldırılan nesneler ve ışığın kimyasal etkisi altında bu görüntü sabitlenir ve sabit hale getirilir.
IŞIĞIN DOĞASI
Işık, ses gibi, bir dalga doğasına sahiptir. Herhangi bir nesnenin mekanik titreşimi nedeniyle havanın yoğunlaşması ve seyrekleşmesiyle oluşan dalgalara ses dalgaları denir ve ışık dalgaları 300.000 km / s hızla yayılan elektromanyetik dalgalardır.
Işık kaynakları, ışıklandırmadan bağımsız olarak görülebilen ve çevredeki gövdeleri kendileri aydınlatan tüm cisimler olarak kabul edilir. Işık kaynağından elektromanyetik salınımlar, yani ışık her yöne yayılır. Aydınlatma için, ışığın yalnızca insan gözüne düşen, görsel bir sansasyona neden olan kısmı önemlidir. Işığın bu kısmına ışık akısı denir. Işık akısının birimi lümendir (lm). Örnek olarak, sıradan bir mumun sadece 10-15 lümen ışık akısı ve elektrik lambaları - yüzlerce ve binlerce lümen verdiğine işaret edeceğiz. Güneşin ışık akısı 10 25 lm'dir. Bu nedenle güneşli havalarda fotoğraf çekmek ve film çekmek daha kolaydır.
Elektrik lambalarını karakterize etmek için genellikle başka bir gösterge kullanılır - watt başına lamba gücü başına lümen cinsinden ışık akısı olarak ifade edilen ışık verimliliği. Fotoğrafçılıkta, yapay aydınlatma oluşturmak için, nispeten küçük boyutlu foto lambalar kullanılır, ancak önemli ölçüde daha yüksek bir ışık çıkışı ile sıradan olanlardan farklıdır. Bu nedenle, 127 V'luk bir voltaj için sıradan bir 500 W lamba, 17,8 lm / W'lık bir ışık etkinliğine ve aynı güçte ve aynı voltaj için - 32 lm / W'lık bir ısı pompasına sahiptir.
Işık akımları neredeyse hiçbir zaman ışık kaynakları tarafından her yönden eşit olarak yayılmaz. Örneğin, tavana asılan bir elektrik lambası, aşağı doğru daha çok, yanlarda daha az ve çok az yukarı doğru ışık yayar. Işık yoğunluğu kavramı, bir ışık kaynağını, belirli bir yönde yaydığı ışık miktarı ile karakterize etmek için kullanılır. Candela, bir ışık şiddeti birimi olarak alınır. Işık akısı ne kadar güçlü ve keskinse, kaynağın ışık yoğunluğu o kadar büyük olur. Özel fotoğraf lambaları, yüksek ışık yoğunluğu ile karakterize edilir. Örneğin 500 W aynalı lambaların ışık şiddeti 10 bin kandeladır.
Lambaların aydınlatma yönündeki ışık şiddeti, reflektörler veya reflektörler kullanılarak büyük ölçüde artırılabilir. Bu nedenle, yapay aydınlatma için fotoğrafçılıkta genellikle özel fotoğraf ışıkları kullanılır.
Aynı ışık kaynağı, aydınlatılan yüzey ile arasındaki mesafeye bağlı olarak farklı şekilde yanar. Aslında, lambanın yakınında, ışık akısı küçük bir alana dağılmıştır ve birim alan başına çok fazla ışık düşer. Lambadan uzakta, aynı ışık akısı geniş bir alana düşer ve birim alan başına çok az ışık düşer. Lambaya olan mesafeye ek olarak, ışınların yön açısı da önemlidir. Işınların dikey gelişiyle, ışık akısı, ışınların eğik gelişinden daha küçük bir alana dağıtılır.
Işık akısının düştüğü alana oranına aydınlatma denir. Lux (lx) aydınlatma birimi olarak alınır. Lux, 1 m2'lik bir alanda 1 lm'lik bir ışık akısının oluşturduğu aydınlatmadır. Fotoğrafta, çekilen nesnelerin aydınlatmasının yanı sıra çekim sırasında gerekli pozlamayı hızlıca belirlemek için foto pozlama ölçer adı verilen bir cihaz kullanılır.
Şeffaf ortamdaki ışığın yayılma yasaları, geometrik veya ışın optiği adı verilen fiziğin dallarından birinde ele alınır.
Nasıl çalıştığını anlamak için optik enstrümanlar (fotoğraf kameraları, dürbünler vb.) geometrik optik yasalarına aşina olmak gerekir.
IŞIĞIN YANSITILMASI VE YANSITILMASI
Homojen bir ortamda yayılan bir ışık ışını doğrusaldır. İki ortamın sınırında, örneğin "hava - cam" veya "hava - su", ışık ışınının yönü değişir. Bu durumda ışığın bir kısmı ilk Çarşambaya döner. Bu fenomene yansıma denir.
Işık yansıması yasası, gelen ışının AO, yansıyan ışının OS ve MM yüzeyine dik AO'nun, geliş noktasında yeniden yapılandırılan göreceli konumunu belirler. Gelen ışını AO ile MM yüzeyine dik olan AO arasındaki, geliş noktasından elde edilen açı, geliş açısı olarak adlandırılırsa ve dikey ve yansıyan ışın OS arasındaki açıya yansıma açısı denirse, yansıma açısı geliş açısına eşittir. Ayrıca, gelen ışın, yansıyan ışın ve iki ortam arasındaki ara yüze dikey olan aynı düzlemde uzanır.
İki ortam arasındaki arayüzde ışığın yayılma yönünün değiştiği bilinmektedir. Daha önce de belirttiğimiz gibi, ışığın kısmi yansıması var. Işığın diğer kısmı, ikinci ortamın şeffaf olduğu durumlarda, medyanın sınırından geçerken, kural olarak yayılma yönü değişir. Başka bir deyişle, kırılmadan önceki ışık ışını AO yönünde yayılırsa, O noktasında kırıldıktan sonra OD yönüne doğru ilerler. Bu fenomene kırılma denir.
Mat yüzeylerde ışık kırıldığında, yansımada olduğu gibi saçılır. Bu fenomen fotoğraf çekilirken ve filme alınırken dikkate alınır. Işık kaynağını buzlu veya sütlü camla çevrelemek, aydınlatmayı daha yumuşak hale getirir ve çok parlak ışığın göze doğrudan çarpmasını ortadan kaldırır.
Geliş ve kırılma açılarını ölçerek, aşağıdaki ışığın kırılma yasaları belirlenebilir: geliş açısının sinüsünün kırılma açısının sinüsüne oranı, bu iki ortam için sabit bir değerdir (maddelerin kırılma indisi genellikle havaya göre gösterilir) ve ikinci ortamın birinciye göre kırılma indisi (indeksi) olarak adlandırılır; gelen ışın, kırılan ışın ve ışının geliş noktasında yeniden yapılandırılan iki ortam arasındaki ara yüze dik, aynı düzlemde uzanır.
Kırılma indeksleri farklı ortamlar için farklıdır. Bu nedenle, fotoğraf ve film ekipmanı üretiminde kullanılan optik camların kırılma indisi 1.47 ile 2.04 arasındadır. Daha yüksek kırılma indisine sahip optik gözlükler, daha düşük tek kronlu çakmaktaşı olarak adlandırılır.
PRİZMLER VE LENSLER
Prizmalar. Optik sistemlerde, paralel olmayan düzlemlerle sınırlandırılan kama şeklindeki gövdeler aracılığıyla ışık iletimi olgusu çok sık kullanılır. Cam takozlara optikte prizmalar denir. Optik aletlerde, tabanı ikizkenar üçgen olan bir cam prizma sıklıkla kullanılır. Prizmadan geçen bir ışık ışını, B ve C noktalarında iki kez kırılır ve her zaman daha geniş kısmına doğru yön değiştirir. Prizma, örneğin kamera telemetrelerinde gerekli olan ışık huzmesini 90 ° döndürmenize izin verir. Işık demetinin yönü de 180 ° (prizmatik dürbün) değiştirilebilir.
Işık dağılımı... Farklı renkteki kirişler cama farklı şekillerde kırılır. Mor ışınlar en yüksek kırılma indisine sahiptir, kırmızı olanlar en düşüktür. Bu nedenle, farklı renklerden oluşan bir beyaz ışık ışını prizmaya çarptığında, bir dizi renkli ışınlara ayrışır, yani bir spektrum oluşur. Bu fenomene ışık dağılımı denir.
Lensler. Neredeyse tüm optik cihazların en kritik kısmı lenslerdir - şeffaf, çoğunlukla küresel yüzeylerle sınırlanmış cam gövdeler. Soldaki ilk merceğe bikonveks mercek denir; dördüncü mercek çift içbükeydir. Üçüncü ve son lensler bir tarafta dışbükey ve diğer tarafta içbükeydir. Bu tür lenslere menisküs lensleri veya basitçe menisküs denir. Soldaki üç mercek ortada kenarlardan daha kalındır ve toplama mercekleri olarak adlandırılır. Sağdaki üç mercek, kenarları daha kalın olan saçılma mercekleridir.
Lens toplama ve yaymanın etkisini açıklar. Bir toplama merceği, geleneksel olarak, ortaya doğru genişleyen çok sayıda prizma ve kenarlara doğru genişleyen bir prizma topluluğu olarak bir saçılma merceği koleksiyonu olarak temsil edilebilir. Prizmalar ışık ışınlarını genişlemeye doğru saptırır, bu nedenle ortada daha kalın olan mercekler ışınları ortaya saptırır, yani onları toplar, kenarlarda daha kalın olanlar ışınları kenarlara saptırır, yani saçarlar.
Toplama merceği, ışık kaynağının önüne yerleştirilir ve arkasına bir perde yerleştirilirse, ışık kaynağı ile mercek veya mercek ve ekran arasındaki mesafe değiştirilerek, ekranda ışık kaynağının net bir ters (ters) görüntüsü elde edilebilir.
Bu, mercekten geçen ışık kaynağının herhangi bir A noktasından çıkan ışınların yine bir A 1 noktasında ve dahası sadece ekranda toplandığı anlamına gelir.
Merceği sınırlayan C 1 ve C2 küresel yüzeylerinin merkezlerinden geçen düz çizgiye merceğin OO optik ekseni denir. Optik eksene paralel bir ışın ile merceğe giden ışınların kesiştiği noktaya merceğin odağı, odak içinden geçen ve optik eksene dik olan düzleme odak düzlemi denir. Lens ile odak arasındaki mesafeye lensin odak uzunluğu denir. Farklı lenslerin odak uzunlukları, lensin yapıldığı camın türüne ve şekline bağlı olarak farklıdır. Lensin odak uzaklığı ne kadar kısa olursa, ışınları o kadar çok toplar veya saçar. Bir merceğin odak uzaklığının karşılıklılığına optik gücü denir. Odak uzaklığı 100 cm olan bir lensin optik gücü birim olarak alınır ve diyoptri olarak adlandırılır.
Toplayıcı merceğin odak uzaklığı ile nesneden merceğe ve mercekten görüntüye olan mesafeler arasında, sözde temel mercek formülü ile ifade edilen belirli bir ilişki vardır:
1 / bir + 1 / bir 1 \u003d 1 / F
a 1, nesneden merceğe olan mesafedir;
a, mercekten görüntüye olan mesafedir;
Ф, merceğin odak uzaklığıdır.
Formül, nesneden merceğe olan mesafenin artmasıyla, görüntüsünden merceğe olan mesafenin azaldığını ve bunun tersini göstermektedir.
Optik görüntünün doğrusal boyutlarının, görüntülenen nesnenin doğrusal boyutlarına oranına görüntü ölçeği denir.
Basit bir lensin dezavantajları vardır. Bu nedenle, fotoğraf lensi olarak basit bir lens kullanırsanız, görüntü yeterince keskin olmayacak ve bozulmayacaktır. Bu görüntü kusurlarına bir dizi lens kusuru neden olur - küresel ve renk sapmaları, bozulma, astigmatizm ve koma.
Merceğin orta kısmının kenarlardan daha az ışın toplaması ve merceğin ortasına yakın geçen ışınların merceğin kenarlarına yakın geçen ışınlardan daha fazla toplanması nedeniyle küresel sapma oluşur. Lensin ana optik eksenindeki küresel sapmanın bir sonucu olarak, keskin olmayan bir görüntünün oluşumuna yol açan çoklu odaklanma elde edilir. Lens üretiminde, toplayıcı lense daha az güçlü bir difüzör lens takılarak küresel sapmanın etkisi azaltılır. Bir tür küresel sapma, merceğin optik eksenine bir açıyla yerleştirilmiş bir nesnenin özelliği olan bir komadır. Bu durumda görüntü, kuyruklu yıldız benzeri bir şekil şeklinde elde edilir.
Renk sapmaları, ışık dağılımından kaynaklanır. Bu durumda, eşit olmayan kırılma indisi nedeniyle, spektrumun farklı renklerinin ışınlarının odakları optik eksenin farklı noktalarında yer aldığından, renkli görüntünün keskin olmadığı ortaya çıkar. Son zamanlarda, renkli fotoğrafçılığın ve sinemanın yaygınlaşması nedeniyle, lenslerin kromatik düzeltme gereksinimleri keskin bir şekilde artmıştır. Pratikte, istenen kırılma indisine sahip yakınsak ve yayılan lensler seçilerek renk sapmaları ortadan kaldırılır.
Bozulmanın nedeni kabaca küresel sapma ile aynıdır. Basit bir merceğin bu dezavantajı, nesnelerin düz çizgilerinde gözle görülür eğriliklere yol açar. Distorsiyonun doğası, diyaframın konumundan (ortada yuvarlak bir delik bulunan opak bir plaka) etkilenir: diyafram lensin önüne yerleştirilmişse, distorsiyon namlu şeklinde olur; diyafram lensin arkasında bulunuyorsa - bir iğne yastığı. Diyafram hatlar arasına yerleştirildiğinde bozulma belirgin şekilde azaltılır.
Objenin lensin optik eksenine belirli bir açıda yerleştirilmesi durumunda, dikey veya yatay çizgilerin keskinliği bozulur. Bu tür görüntü bozulmaları, en inatçı lens kusuru olan astigmatizmden kaynaklanmaktadır. Astigmatizmayı önemli ölçüde ortadan kaldıran bir optik sisteme anastigmat denir.
BİR KAMERADA OPTİK BİR GÖRÜNTÜ ALMA
Çekim sırasında kameradaki öznenin optik görüntüsü, lensle aynı şekilde elde edilir. Herhangi bir fotoğraf konusu, ışıklı veya aydınlatılmış noktaların bir koleksiyonudur, bu nedenle, konunun iki uç noktasının görüntülerinin oluşturulması, tüm görüntünün konumunu belirler. Her kameranın opak bir kamerası ve sapmalardan düzeltilmiş toplu bir mercek olan bir merceği vardır. optik sistem belirli sayıda mercekten. Lens, kameranın arkasına yerleştirilen ışığa duyarlı bir malzeme üzerine nesnenin optik bir görüntüsünü oluşturur. Bir nesneyi lensten farklı mesafelere yerleştirerek, eşitsiz boyutta bir optik görüntü elde edebilirsiniz. Çoğu zaman, nesneler mercekten uzaktır ve görüntüler gerçektir, küçültülmüş ve tersidir. Özne odaklamanın biraz ötesine (ön) konumlandırıldığında, görüntü gerçektir, büyütülür ve ters çevrilir. Özneyi odaklanmak için geçerli resim çalışmayacak. Bu durumda görüntü hayali, büyütülmüş ve diktir.