Yig'ish linzasida yorug'likning sinishi. Ob'ektivlarda nurning sinishi
Yorug'likning sinishi - ikki muhit o'rtasidagi interfeysdan o'tganda optik nurlanish (yorug'lik) tarqalish yo'nalishi o'zgarishi.
Yorug'lik sinishi qonunlari:
1) Hodisa nurlari, sinish nurlari va kesishish nuqtasiga perpendikulyar bo'lgan holda, ikkita vosita orasidagi interfeys bir xil tekislikda yotadi. .
2) Ko'tarilish sinusining sinish burchagi sinusiga nisbati ma'lum bir juft muhit uchun doimiy qiymatdir. Bu doimiylik ikkinchi darajadagi n-ga birinchi singan sinishi indeksi deyiladi:
Vakuumga nisbatan muhitning sinishi indeksi mutlaq refraktiv indeks deb ataladi. Snell-Dekart qonuni. Hodisa nurlari, normal chiziq va sinish nurlari bir xil tekislikda joylashgan. Buzilish burchagi 30 ° va sinishi 22 ° ekanligini bilgan holda, ushbu bobda keltirilgan suyuqlik nima ekanligini aniqlash uchun sinish ko'rsatkichlari jadvalidan foydalaning. To'liq ko'zgu va chegara burchagi. Keyin, yorug'lik yanada refraktsion muhitdan kamroq refraktsion muhitga, masalan shisha va havo o'tganda nima bo'lishi mumkinligini tahlil qilamiz.
Ikki muhitning nisbiy sinishi indeksi ularning mutlaq sinishi indekslarining nisbati n 21 \u003d n 2 / n 1 ga teng.
Vositaning mutlaq sinishi indeksiga n qiymati deyiladi, u vakuumdagi elektromagnit to'lqinlardan tezlik tezligiga va ularning v tezligiga nisbatan o'rtacha n \u003d c / v ga teng.
3) Er yuzasiga perpendikulyar bo'lgan ikkita vosita o'rtasidagi interfeysda sodir bo'lgan yorug'lik nuri boshqa muhitga sinmaydi.
Biz ko'rishimiz mumkinki, nurning bir qismi aks etadi, ikkinchisi esa sinadi. Buzilish burchagini oshirib, sinish burchagi 90 ° bo'lishi mumkin. Ta'riflangan vaziyatda burilish burchagi burchak burchagi deb ataladi. Hammasi tushadi yorug'lik to'lqinlari aks ettirilgan. Suyuqlikka nisbatan qattiqning sinishi indeksini aniqlang. Optik tolani elektr energiyasini uzatadigan, ammo asosan shishadan yasalgan va yorug'lik energiyasini o'tkazadigan mis sim bilan taqqoslash mumkin. Optik tolalar yuqori refraktsion indeksli shisha yadrodan va pastki singan indeksli shisha qoplamadan iborat.
4) Hodisa va singan nurlar teskari bo'ladi: agar voqea nurlari sinish nurlari yo'nalishi bo'ylab yo'naltirilgan bo'lsa, sinish nurlari voqea raylari izidan yuradi.
Jami ichki ko'zgu - Yorug'lik bilan birga kelmaydigan, ikkita shaffof moddalarning interfeysida yorug'likning aks etishi. Umumiy ichki aks ettirish yuzasida yorug'lik nurlari paydo bo'lganda yuzaga keladi, bu muhitni boshqa optik jihatdan zich bo'lmagan muhitdan ajratib turadi, agar burilish burchagi sinish burchagi chegarasidan oshsa.
Elyafga kiradigan yorug'lik nurlari yana takrorlanadi to'liq aks ettirish Ikkala turdagi oynalarning ajratuvchi yuzasida va shuning uchun juda oz energiya yo'qotish bilan uzoq masofalarga tarqaladi. Optik tolaning telekommunikatsiya, tibbiyot va boshqa sohalarda qo'llanilishi mavjud. telekommunikatsiyalar sohasida optik tolali bir vaqtning o'zida o'n mingdan ortiq telefon qo'ng'iroqlarini amalga oshirishi mumkin, bu esa dunyo kompyuter uskunalari tomonidan tobora ko'proq talab qilinadigan ushbu turdagi ishlarni osonlashtiradi. Telefon va kompyuterlar o'rtasida signallarni uzatish odatiy holga aylanib bormoqda.
Ob'ektivdagi nurlarning yo'li.
Ob'ektiv - bu ikki sharsimon sirt bilan chegaralangan shaffof tanadir. Agar qalinligi o'zi bo'lsa
ob'ektiv sferik yuzalarning egrilik radiusi bilan taqqoslaganda kichik, keyin linza deyiladi yupqa.
Linzalar birlashadi va tarqaladi. Yig'ilish (ijobiy) linzalar - bu parallel nurlar nurini konvergentsiyaga aylantiradigan linzalar. Tarash (manfiy) linzalar - bu parallel nurlarning nurlarini ajralib turadiganlarga aylantiradigan linzalar. Qirralarga qaraganda qalinroq o'rta chiziqli linzalar to'planmoqda va qalinroq bo'lganlar sochilib ketmoqda.
Masalan, Internet butun dunyo bo'ylab kompyuterlarni Internetga ulangan har bir boshqa kompyuterlardagi son-sanoqsiz ma'lumotlarga ulashi mumkin. Hozirgi kunda kengayib borayotgan optik tolali optik kabelning televizion dasturlarini uzatishda keng tarqalgan boshqa qo'llanma. Tibbiyotda ham qo'llaniladigan optik filament inson vujudiga osonlikcha kirib boradi, turli xil jarrohlik manipulyatsiyalari va tekshiruvlarini o'tkazishga imkon beruvchi optik signallarni olib yuradi. Rangli sehrlarda yorug'likning tarqalishi haqida o'qing.
Sferik yuzalarning O1 va O2 egrilik markazlaridan o'tgan to'g'ri chiziq deyiladi linzalarning asosiy optik o'qi... Yupqa linzalar bo'lsa, asosiy optik o'q bir nuqtada linzalar bilan kesishadi deb taxmin qilish mumkin, bu odatda deyiladi optikasi markazi O... Yorug'lik nuri asl yo'nalishdan og'masdan linzalarning optik markazidan o'tadi. Optik markazdan o'tgan barcha chiziqlar chaqiriladi yon optik o'qlar.
Atmosfera sinishi Er atmosferasi yuqori balandlikda kam uchraydi va past balandliklarda zich bo'ladi. Biz bilamizki, sinish indeksi zichlik qanchalik katta bo'lsa; shuning uchun Yer yuzida ko'rilgan yulduz nuri atmosfera qatlamlarini kesib o'tayotganda sinadi va shuning uchun kuzatuvchiga etib borguncha asl yo'nalishidan uzoqlashadi. Hovuzning pastki qismidan keladigan yorug'lik nurlari rasmda ko'rsatilganidek, suvning tekis yuzasiga tushadi. Yorug'likning bir qismi aks etadi, ba'zilari havoda sinadi.
Suvning sinishi indeksini 1, 3 deb hisobga olgan holda, biz o'zimizga shunday savol beramiz: ikkita qabul qiluvchi signalni qabul qila oladimi? Signal suv osti kemasiga qaysi to'lqin uzunligida keladi? Qaysi variant tomchi orqali yorug'lik nurining yo'lini to'g'ri ifodalaydi? Garchi ular suvning sinishi ko'rsatkichi 1,33 ekanligini bilmasalar-da, ular o'zlarining kundalik tajribalaridan tajriba odatlariga ko'ra sinish qonunini bilishadi va shuning uchun ular baliq ovlashlari mumkin. Yuqoridagi rasm faqat sxematik. Bu hindlarning baliqlarning pozitsiyasi haqidagi g'oyasi.
Agar asosiy optik o'qga parallel nurlar nurlari ob'ektivga yo'naltirilgan bo'lsa, u holda ob'ektivdan o'tib, nurlar (yoki ularning davomi) F nuqtasida to'planadi, bu ob'ektivning asosiy yo'nalishi deb ataladi. Bor yupqa ob'ektiv optikaga nisbatan asosiy optik o'qga nosimmetrik tarzda joylashtirilgan ikkita asosiy diqqat markazlari mavjud. Ob'ektivlarni yig'ish uchun fokuslar haqiqiydir, sochadiganlar uchun ular xayoliy. Ikkilamchi optik o'qlardan biriga parallel bo'lgan nurlar, ob'ektiv orqali o'tgandan keyin, shuningdek, fokus tekisligi F bilan, ikkinchi darajali o'qning kesishmasida joylashgan, ya'ni asosiy optik o'qga perpendikulyar bo'lgan va asosiy fokusdan o'tadigan optik markaz orasidagi masofa. Ob'ektiv O va asosiy fokus F fokus uzunligi deb nomlanadi va u F harfi bilan belgilanadi, birlashtiruvchi optikasi uchun F\u003e 0, diffuziya linzalari uchun F< 0.
E'tibor bering, baliq deyarli bu holatda turibdi. Qayiqda baliqchi aniq va toza suvga qaraydi. U suvning sathidan 30 sm masofada joylashgan baliqni ko'radi. Baliq qanchalik chuqurlikda? 4. Berilgan: havoning suvning nisbiy sinishi indeksi 3 Chapdagi rasmda shisha devorga havo va suvni ajratib turadigan yorug'lik nurlari ko'rsatilgan. Nur yuborildi optik tolalar ipning devorlarini tark etmasdan tanaga. Yassi oynada ko'rsatilgan ob'ektning tasviri har doim ob'ekt bilan bir xil darajada bo'ladi.
Fokus uzunligining o'zaro hisoblangan D qiymatiga linzalarning optik kuchi deyiladi. Optik quvvatning SI birligi bu diopter (diopter).
Ob'ektivdagi nur yo'li
Ob'ektivlarning asosiy xususiyati ob'ektlarning tasvirlarini berish qobiliyatidir. Rasmlar tekis yoki teskari, haqiqiy yoki xayoliy, kattalashtirilgan yoki qisqartirilgan bo'lishi mumkin.
Asosiy eksa yonida va bir xil o'qga nisbatan biroz egilgan kichik diafragma sharsimon nometall amalda stigmatik tizimlardir. Sharsimon linzalar Yorug'likning sferik chegarada aks etishi ob'ektlarning aniq tasvirlarini hosil qiladi, natijada sharsimon nometall foydalaniladi. Sferik chegarada sinish tasvirlarning shakllanishiga ham olib keladi, bu esa sharsimon linzalardan foydalanishga olib keladi. Sferik optikasi - bu ikki tekis bo'lmagan sirt bilan ajratilgan uchta bir hil va shaffof muhitning to'plami.
Tasvirning holati va uning xarakterini geometrik inshootlar yordamida aniqlash mumkin. Buning uchun ba'zi bir standart nurlarning (ajoyib nurlarning) xususiyatlari ishlatiladi, ularning yo'li ma'lum. Bu optik markazdan yoki ob'ektiv markazlaridan biri orqali o'tadigan nurlar, shuningdek, asosiy yoki ikkilamchi optik o'qlardan biriga parallel nurlar. Yupqa linzalarni ko'rish:
Linzalarning ajratuvchi yuzalari qirralar deb nomlanadi. Ob'ektivning chegaralari yo sharsimon, yoki biri sharsimon, ikkinchisi tekis. Linzalar ko'zoynak, ko'zoynak, durbin, magnitafon va mikroskop kabi ko'plab optik vositalarda qo'llaniladi. Biz ko'rib chiqayotgan ob'ektlar bir xil ekstremal vositalarga ega va oraliq yanada nozikdir. Ularning eng keng tarqalgani - havoga botirilgan shisha linzalar. Asosiy ob'ektiv geometriyalari quyida ko'rsatilgan. Linzalarning turlari Biz linzalarning ikki guruhini ajratib ko'rsatishimiz mumkin: asosiy o'qga parallel ravishda voqea yorug'ligi nuriga aylanadigan konvergent linzalar va voqea nuridan asosiy o'qga parallel ravishda ajralib turadigan linzalar.
1. Asosiy optik o'qga parallel bo'lgan nur asosiy diqqat markazidan o'tadi.
2. Ikkilamchi optik o'qga parallel bo'lgan nur ikkinchi darajali fokusdan o'tadi (ikkinchi darajali optik o'qdagi nuqta).
3. Ob'ektivning optik markazidan o'tgan nur sinmaydi.
4. Haqiqiy tasvir bu nurlarning kesishishidir. Ghost tasvir - nur uzatmalarining kesishishi
Quyidagi linzalarning turlari guruhlarga bo'lingan: bikonveks konkav-konveks tekis tekis konveks bikonveks konveks konkav konkav konkav tekis yassi konkav linzalari ingichka linzalar deb ataladi, ularning qalinligi qirralarning egrilik radiusidan ancha past. Faqat ingichka linzalar aniq tasvirlarni yaratadi; stigmatik. Biz ingichka linzalarni quyidagicha ifodalaymiz: ingichka linzalarni birlashtiradigan ingichka linzalar. 14-bob Ob'ektivning asosiy o'qi bilan kesishish nuqtasi optik markaz deb ataladi. Yupqa sharsimon ob'ektivga e'tiborni qaratish.
Bu nuqta linzalarning fokusli tasviridir. Fokus va ob'ektiv orasidagi masofa fokus uzunligi optikasi. Agar biz yorug'lik manbasini ob'ektiv markazida joylashgan konvergent ob'ektivning asosiy o'qiga joylashtirsak, biz ob'ektivning asosiy o'qiga parallel ravishda nurda paydo bo'lamiz. Fokus ob'ekti ob'ektivning boshqa tomonidagi, fokus tasviri bilan bir xil masofada joylashgan nuqta. Ajralib turadigan linzalarda fokuslar virtualdir, chunki ular yorug'lik nurlarining kengayishi bilan kesishadi.
Ob'ektivlarni yig'ish
1. Agar ob'ekt orqada joylashgan bo'lsa ikki fokus.
Ob'ektning rasmini yaratish uchun siz ikkita nurni suratga olishingiz kerak. Birinchi nur ob'ektning yuqori qismidan asosiy optik o'qga parallel ravishda o'tadi. Ob'ektivda nur sinadi va markazdan o'tadi. Ikkinchi nur ob'ektning yuqori qismidan ob'ektivning optik markazi orqali yo'naltirilishi kerak, u refraktsiyasiz o'tadi. Ikki nurning kesishmasida A nuqtasini qo'ying. Bu ob'ektning yuqori qismidagi rasm bo'ladi. Ob'ektning pastki qismidagi rasm xuddi shu tarzda qurilgan. Qurilishning natijasi - qisqartirilgan, teskari, haqiqiy rasm.
Haqiqiy fokusli konvergent ob'ektiv uchun fokus uzunligi ijobiy ekanligiga qo'shilaman; virtual fokusga ega bo'lgan divergent ob'ektiv uchun fokus uzunligi manfiy bo'ladi. 227 14-bob Birlashtiruvchi yoki ajratuvchi linzalarda linzalarning optik markazidan o'tgan yorug'lik nurlari o'chiriladi. Agar taqdim etilgan linzalardan biri uni tashkil etadigan muhitga qaraganda ingichka muhitga botirilsa, optikasi uning teskari tomonida bo'ladi. Birlashtiruvchi optikasi uchun ijobiy pozitivlik, shuningdek fokus uzunligi; divergent linza uchun deflatsiya manfiy.
2.Agar mavzu diqqat markazida bo'lsa.
Qurilish uchun siz ikkita nurni ishlatishingiz kerak. Birinchi nur ob'ektning yuqori qismidan asosiy optik o'qga parallel ravishda o'tadi. Ob'ektivda nur sinadi va markazdan o'tadi. Ikkinchi nur ob'ektning yuqori qismidan ob'ektivning optik markazi orqali yo'naltirilishi kerak, u ob'ektiv orqali sinmaydi. Ikki nurning kesishmasida A1 nuqtasini qo'ying. Bu ob'ektning yuqori qismidagi rasm bo'ladi. Ob'ektning pastki qismidagi rasm xuddi shu tarzda qurilgan. Qurilish natijasida rasm olinadi, uning balandligi ob'ekt balandligiga mos keladi. Rasm pastga va to'g'ri
Yorug'lik nurlarining kengayishi linzalarning optik markazidan 20 sm masofada kesishadi. Ob'ektivning fokus uzunligi va yaqinligini aniqlang. Yechim Ob'ektivning fokus uzunligi, paydo bo'layotgan yorug'lik nurlarining proektsiyalari linzalarning optik markaziga o'tadigan nuqtani asosiy o'qdan ajratadigan masofaning moduliga tengdir. Ob'ektiv havoga botirilishini, uning sinishi indeksi 1, 0 va ob'ektivning sinishi indeksi 1, 5 bo'lganligini bilib, linzalarning fokus uzunligi va yaqinligini aniqlang. Ularning orasidagi kichik o'lchamdagi yorug'lik manbai mos ravishda joylashtirilgan, shunda hosil bo'lgan nur faqat asosiy o'qga parallel ravishda nurlardan iborat bo'ladi.
3. Agar mavzu fokus va ikki fokus orasidagi bo'shliqda bo'lsa
Qurilish uchun siz ikkita nurni ishlatishingiz kerak. Birinchi nur ob'ektning yuqori qismidan asosiy optik o'qga parallel ravishda o'tadi. Ob'ektivda nur sinadi va markazdan o'tadi. Ikkinchi nur ob'ektning yuqori qismidan ob'ektivning optik markazi orqali yo'naltirilishi kerak. Ob'ektivdan sinishsiz o'tadi. Ikki nurning kesishmasida A nuqtasini qo'ying. Bu ob'ektning yuqori qismidagi rasm bo'ladi. Ob'ektning pastki qismidagi rasm xuddi shu tarzda qurilgan. Qurilish natijasi - kattalashtirilgan, teskari, haqiqiy rasm
Vaziyatning diagrammasini chizish orqali ob'ektiv va nuqta manbai joylashgan bo'lishi kerak bo'lgan oyna orasidagi o'rnini aniqlang. Diagrammadan foydalanib, oynaning yuqori qismi va linzalarning optik markazi orasidagi masofani ko'rsating. Ob'ektiv rasmlarini geometrik ravishda aniqlash Yupqa sharsimon ob'ektiv bilan olingan rasm predmetni yuzning oldida qoldiradigan va ob'ektiv orqali o'tadigan yorug'lik bilan aniqlanadi. Buning uchun fokus yo'nalishi va optik markaz yo'nalishi bo'yicha yoritilgan yorug'lik nurini asosiy o'qga parallel ravishda ko'rib chiqish kifoya.
Diffuziya linzalari
Mavzu diffuziya linzalari oldida joylashgan.
Qurilish uchun siz ikkita nurni ishlatishingiz kerak. Birinchi nur ob'ektning yuqori qismidan asosiy optik o'qga parallel ravishda o'tadi. Ob'ektivda nur shu qadar singanki, uning davomi diqqat markazida bo'ladi. Va optik markazdan o'tadigan ikkinchi nurlanish nurlari A nuqtasida birinchi nurning davomini kesib o'tadi - bu ob'ektning yuqori nuqtasining tasviri bo'ladi.Obyektning pastki nuqtasining tasviri xuddi shu tarzda qurilgan. Natijada - tekis, pastga tushirilgan, virtual tasvir. Obyekt diffuziv ob'ektivga nisbatan harakatlantirilganda har doim to'g'ridan-to'g'ri, kamaytirilgan, virtual tasvir olinadi. Obyekt diffuziv ob'ektivga nisbatan harakatlantirilganda har doim to'g'ridan-to'g'ri, kamaytirilgan, virtual tasvir olinadi.
Birlashtiruvchi linzalar uchun, asosiy o'qda joylashgan ikkita mos keladigan nuqta, yon tomondagi diagrammada ko'rsatilgandek, fokus uzunligidan ikki marta foydalaniladi. Asosiy nuqta ob'ekti oldida joylashgan ob'ekt uchun yaratilgan rasm haqiqiy, teskari va ob'ektdan kichikroq. Ushbu optik tizim, masalan, kameralar va videokameralarda ishlatiladi. Ushbu qurilmalar uchun birlashtiruvchi linzalar plyonkada uning oldidagi narsaga qaraganda haqiqiy, teskari, kichikroq tasvirni yaratadi.
Yana bir muhim misol - bu ko'zoynakning o'zi, u haqiqiy, inverterli tasvirni proektsiyalash funktsiyasi bilan linzalarni birlashtiruvchi va retinada joylashgan haqiqiy ob'ektdan kichikroq bo'lgan bir nechta elementlarga ega. Ob'ektga qarshi asosiy nuqta va ob'ektivning fokusi o'rtasida joylashgan ob'ekt uchun biz teskari va ob'ektdan kattaroq haqiqiy tasvirni hosil qilamiz. Ushbu linzalar uchun dasturlarning namunalari proektsion proektsion mashinalar va kinematografik proektorlardir.
Tasvirning holati va uning tabiati (haqiqiy yoki xayoliy) ham hisoblab chiqilishi mumkin
yupqa optikasi formulalari. Ob'ektdan ob'ektivgacha bo'lgan masofa d bilan, ob'ektivdan rasmgacha bo'lgan masofa f bilan belgilanadigan bo'lsa, u holda yupqa ob'ektivning formulasi quyidagicha yozilishi mumkin.
D va f qiymatlari ma'lum belgilar qoidasiga ham amal qiladi: d\u003e 0 va f\u003e 0 - haqiqiy ob'ektlar uchun
Oldingi rasmda biz birlashtiruvchi linzadan, ob'ektning fokusi va linzalari o'rtasida joylashgan ob'ektdan tashkil topgan kattalashtirish oynasi yoki kattalashtirish linzasining diagrammasini ko'ramiz. Olingan rasm virtual, to'g'ri va ob'ektdan kattaroqdir. Linzalardagi rasmlarning algebraik aloqalari Ko'zgular singari, biz ham ob'ektiv tomonidan yaratilgan tasvir hajmini algebraik ravishda aniqlashimiz mumkin. Ushbu maqsadga erishish uchun biz Gaussga murojaat qilish sxemasini qo'lladik. Ob'ektning aniq va aniq tasvirini olish uchun, shuningdek, chiziqli lateral kattalashtirish uchun ekranning ob'ektidan qanchalik uzoqligini aniqlang.
(ya'ni, yorug'lik manbalari, ob'ektivning orqasida bir-biriga yaqinlashadigan nurlar emas) va rasmlar; d< 0 и f < 0 – для мнимых источников и изображений.
Geometrik optika yorug'likning tarqalish qonuniyatlarini o'rganadi, fotosuratlarni olish bilan bog'liq ushbu fanning asosiy fikrlarini ko'rib chiqadi. Bu sizning kamerangizda bo'ladigan jarayonlarni chuqurroq tushunishga imkon beradi.
Yechim Mashinaning maqsadi - birlashtiruvchi linzalar yoki ularning to'plami. Tasvir aniq bo'lishi uchun filmda rasm hosil bo'lishi kerak. Yoqilgan narsalar uchun katta masofa masofani linzalarning fokus uzunligidan ancha katta deb hisoblash mumkin. Yechish Kattalashtirish oynasi birlashtiruvchi ob'ektiv bo'lganligi sababli, ob'ekt fokus va optik markaz o'rtasida joylashtirilishi kerak. Slaydni ob'ektivdan 1,0 m masofada ekranga proektsiyalash uchun slaydni qanday joylashishini aniqlang.
Talaba kontsentratsiya qilish orqali o'yin tayoqchasini yoritish uchun tajriba o'tkazishni xohlaydi, shunchaki ob'ektiv, tayoqning boshiga quyosh nuri tushadi. Tasvir ob'ektdan 5 baravar katta ekanligini bilib, ob'ektivning fokus uzunligi necha sm? Jismning tasviri har doim retinada shakllanishi uchun o'zgaruvchanlik zarur ko'zoynak o'zgardi. Juda uzoq ob'ekt kuzatuvchiga eng yaqin nuqtada, turli xil ko'rish uchun zarur bo'lgan minimal masofada yaqinlashishi mumkin.
"Fotosurat" so'zi yorug'lik yordamida yozishni anglatadi (yunoncha "fotosuratlar" dan - yorug'lik va "grafio" - yozish). Darhaqiqat, fotografiya yorug'likning ko'pgina fizik va kimyoviy xususiyatlaridan barqaror tasvirlarni olish usuli sifatida foydalanadi. Yorug'likning fizik xususiyatlaridan foydalanib, u aylanadi optik tasvir olib tashlangan narsalar va nurning kimyoviy ta'siri ostida bu rasm sobit va barqaror holga keltiriladi.
Yorug'lik TABI
Nur, tovush singari, to'lqin tabiatiga ega. Har qanday jismning mexanik tebranishi natijasida harakatlanuvchi kondensatsiya va havoning kamyashishi natijasida hosil bo'lgan to'lqinlarga tovush deyiladi, yorug'lik to'lqinlari esa 300000 km / s tezlikda tarqaladigan elektromagnit to'lqinlardir.
Yorug'lik manbalari yorug'likdan qat'i nazar ko'rinadigan va atrofdagi tanalarni yoritadigan barcha jismlar hisoblanadi. Yorug'lik manbasidan elektromagnit tebranishlar, ya'ni yorug'lik barcha yo'nalishlarda tarqaladi. Yorug'lik uchun inson ko'ziga tushadigan yorug'likning faqat ko'rish qismi sezgirlikni keltirib chiqaradigan qismi muhimdir. Yorug'likning bu qismi nurli oqim deb ataladi. Yorug'lik oqimining birligi lümen (lm) dir. Masalan, oddiy sham faqat 10-15 lyuminestsent yorug'lik oqimini, elektr lampalar esa yuzlab va minglab lumenlarni beradi. Quyoshning nurli oqimi 10 25 lm. Shuning uchun yaxshi quyoshli ob-havo sharoitida suratga olish va filmlarni olish osonroq.
Elektr chiroqlarini xarakterlash uchun ko'pincha boshqa ko'rsatkich ishlatiladi - yorug'lik samaradorligi, bu chiroq kuchining vattiga lyuminestsent nurlanishida ifodalanadi. Fotosuratda sun'iy yoritishni yaratish uchun nisbatan kichik o'lchamdagi fotolampalar ishlatiladi, ammo yorug'lik chiqishi ancha yuqori bo'lgan oddiylardan farq qiladi. Shunday qilib, 127 V kuchlanish uchun oddiy 500 Vt chiroq 17,8 lm / Vt yorug'lik samaradorligiga ega va bir xil quvvat va bir xil kuchlanish uchun issiqlik almashtirgich - 32 lm / Vt.
Yorug'lik oqimlari deyarli hech qachon yorug'lik manbalari tomonidan barcha yo'nalishlarda teng ravishda chiqarilmaydi. Masalan, shiftdan to'xtatilgan elektr chiroq pastga qarab ko'proq yorug'lik chiqaradi, yon tomonlarida kamroq yorug'lik va juda ozgina yuqoriga qarab. Yorug'lik manbasini ma'lum bir yo'nalishda u chiqaradigan yorug'lik miqdori bilan tavsiflash uchun nurli intensivlik tushunchasi qo'llaniladi. Kandela yorug'lik intensivligining birligi sifatida olinadi. Yorug'lik oqimi qanchalik kuchli va aniqroq bo'lsa, manbaning yorqinligi shunchalik katta bo'ladi. Maxsus foto lampalar yorug'likning yuqori zichligi bilan ajralib turadi. Masalan, 500 Vt oyna lampalarining yorqinligi 10 ming kandilni tashkil qiladi.
Yorug'lik yo'nalishi bo'yicha chiroqlarning yorqin intensivligi reflektorlar yoki reflektorlar yordamida sezilarli darajada oshishi mumkin. Shuning uchun sun'iy yoritish uchun fotografiyada odatda maxsus fotolampalar qo'llaniladi.
Xuddi shu yorug'lik manbai uning orasidagi masofaga va yoritilgan sirtga qarab har xil yoritadi. Darhaqiqat, chiroq yonida, yorug'lik oqimi kichik maydonga taqsimlanadi va birlik maydoniga juda ko'p yorug'lik tushadi. Chiroqdan uzoqda bir xil nurli oqim katta maydonga tushadi va birlik maydoniga kam nur tushadi. Chiroqdan masofaga qo'shimcha ravishda, nurlarning yo'nalishi burchagi ham muhimdir. Yorug'lik perpendikulyar bo'lganida, nurli oqim oqadigan nurlar kamroq nurlangan joylarga nisbatan tarqaladi.
Yorug'lik oqimining tushgan maydonga nisbati yoritish deb ataladi. Yorug'lik birligi sifatida lyuks (lx) olinadi. Lyuks - bu 1 m 2 maydonda 1 lm yorug'lik oqimi tomonidan yaratilgan yorug'lik. Fotosuratda suratga olish ob'ektlari yoritilishini, shuningdek tortishish paytida zarur bo'lgan ta'sirni tezda aniqlash uchun fototasvirni o'lchash vositasi deb nomlangan qurilma ishlatiladi.
Shaffof muhitda yorug'likning tarqalish qonuniyatlari fizikaning geometrik yoki nurli optika deb nomlangan sohalaridan birida ko'rib chiqiladi.
Uning qanday ishlashini tushunish uchun optik asboblar (fotokameralar, durbinlar va boshqalar) geometrik optika qonunlari bilan tanishish kerak.
Yorug'likni qaytarish va qaytarish
Bir hil muhitda tarqaladigan yorug'lik nurlari to'rtburchaklardir. Ikkala vositaning chegarasida, masalan, "havo - shisha" yoki "havo - suv", yorug'lik nurining yo'nalishi o'zgaradi. Bunday holda, nurning bir qismi birinchi chorshanba kuniga to'g'ri keladi. Ushbu hodisa ko'zgu deb ataladi.
Yorug'lik aks ettirish qonuni voqea nurlarining nisbiy pozitsiyasini aniqlaydi, OO hodisa nuqtasida rekonstruksiya qilingan, MM yuzasiga perpendikulyar AO. Agar hodisa ro'y bergan joydan qaytarilgan AO hodisasi va perpendikulyar AO orasidagi burchakka tushish burchagi deyiladi va perpendikulyar va aks ettirilgan nurli OS o'rtasidagi burchakka aks ettirish burchagi deyiladi, unda aks ettirish burchagi tushish burchagiga teng bo'ladi. Bundan tashqari, hodisa nuri, aks ettirilgan nur va ikkita media o'rtasidagi interfeysga perpendikulyar bir xil tekislikda yotadi.
Ikki muhit o'rtasidagi interfeysda yorug'lik tarqalish yo'nalishi o'zgarishi ma'lum. Ta'kidlaganimizdek, yorug'likning qisman aks etishi mavjud. Yorug'likning boshqa qismi, ikkinchi vosita shaffof bo'lgan holatlarda, ommaviy axborot vositalarining chegarasidan o'tadi, tarqalish yo'nalishi esa, qoida tariqasida, o'zgaradi. Boshqacha qilib aytganda, agar refraktsiyadan oldin yorug'lik nuri AO yo'nalishi bo'yicha tarqaladigan bo'lsa, u holda O nuqtada sinib, OD yo'nalishi bo'yicha davom etadi. Ushbu hodisa refraktsiya deb ataladi.
Yorug'lik mot yuzalarga qaytarilganda, ko'zgu kabi, u tarqab ketadi. Ushbu hodisa fotosurat va filmni suratga olishda hisobga olinadi. Yorug'lik manbasini muzli yoki sutli shisha bilan o'rab, yorug'lik juda yumshoq bo'lib, juda yorqin nurning ko'zlarga tushishini yo'q qiladi.
Yorilish burchagi va sinish burchagini o'lchab, yorug'likning sinishi quyidagi qonunlarini belgilash mumkin: ta'sirlanish burchagi sinusining sinish burchagi sinusiga nisbati bu ikki muhit uchun doimiy qiymatdir (moddalarning sinishi indeksi odatda havoga nisbatan belgilanadi) va ikkinchi darajali sinish indeksiga (indeksiga) deyiladi; voqea nurlari, sinish nurlari va nurlanish joyida rekonstruktsiya qilingan ikkita vosita orasidagi perpendikulyar bir xil tekislikda yotadi.
Refraktiv indekslar turli xil ommaviy axborot vositalari uchun farq qiladi. Shunday qilib, fotografiya va kino uskunalarini ishlab chiqarishda ishlatiladigan optik oynalar 1,47 dan 2,04 gacha bo'lgan sinishi indeksiga ega. Yuqori sinishi indeksi bo'lgan optik oynalar flints deb ataladi, pastki qismi esa toj bilan.
PRISSLAR VA LENSES
Prizmalar. Optik tizimlarda parallel bo'lmagan samolyotlar bilan chegaralangan takoz shaklidagi jismlar orqali yorug'lik uzatish fenomeni tez-tez ishlatiladi. Shisha takozlar optikada prizma deb nomlanadi. Optik asboblarda ko'pincha oyna uchburchagi bo'lgan shisha prizma ishlatiladi. Prizma orqali o'tadigan yorug'lik nuri ikki marta - B va C nuqtalarida sinadi va har doim uning eng keng qismiga qarab siljiydi. Prizma, masalan, kamera diapazonlarida zarur bo'lgan yorug'lik nurini 90 ° ga aylantirishga imkon beradi. Yorug'lik nurining yo'nalishi 180 ° ga o'zgartirilishi mumkin (prizmatik durbin).
Yorug'lik tarqalishi... Turli xil rangdagi nurlar turli xil usullar bilan stakanga singan. Binafsha nurlar eng yuqori refraktiv indeksga ega, qizil ranglar eng past. Shu sababli, turli xil ranglardan tashkil topgan oq yorug'lik nurlari prizmani urganda, u bir qator rangli nurlarga parchalanadi, ya'ni spektr hosil bo'ladi. Ushbu hodisa yorug'lik dispersiyasi deb ataladi.
Ob'ektivlar. Deyarli barcha optik qurilmalarning eng muhim qismi bu linzalardir - shaffof, ko'pincha sharsimon yuzalar bilan chegaralangan shisha jismlar. Chapdagi birinchi ob'ektiv bikonveks linzalari, to'rtinchi ob'ektiv - bikonkave deb ataladi. Uchinchi va oxirgi linzalar bir tomondan konveks, boshqa tomonida esa konkav. Bunday linzalar meniskus linzalari yoki oddiy menisksi deyiladi. Chapdagi uchta linzalar o'rtada qirralarga qaraganda qalinroq va yig'uvchi linzalar deb nomlanadi. Uchta to'g'ri linzalar tarqoq linzalar bo'lib, ularning qirralari qalinroq.
Yig'ish va tarqoq linzalarning ta'sirini tushuntiradi. Yig'ishtiradigan linzalar odatdagidan o'rtaga cho'zilgan ko'p sonli prizmalar to'plami va tarqoq linzalar - chetlariga qarab kengayib boradigan prizmalar to'plami sifatida ifodalanishi mumkin. Prizmalar yorug'lik nurlarini kengayish tomon yo'naltiradi, shuning uchun linzalar o'rtada qalinroq, o'rtadan pastga yo'naltirilgan nurlar, ya'ni ularni to'playdi va qirralarida qalinroq bo'lganlar nurlarni qirralarga qaratadilar, ya'ni ularni tarqaladilar.
Agar yig'ish linzalari yorug'lik manbai oldida joylashtirilgan bo'lsa va uning orqasida ekran joylashtirilgan bo'lsa, u holda yorug'lik manbai va ob'ektiv yoki ob'ektiv va ekran orasidagi masofani o'zgartirib, yorug'lik manbasining aniq teskari (teskari) tasvirini ekranda olish mumkin.
Bu shuni anglatadiki, yorug'lik manbasining A nuqtasidan chiqadigan nurlar ob'ektiv orqali o'tib, yana A 1 nuqtasida to'planadi va bundan tashqari, shunchaki ekranda.
Ob'ektivni bog'lab turgan S 1 va C 2 sferik sirtlarning markazlari orqali o'tadigan to'g'ri chiziq OO optik o'qiga deyiladi. Ob'ektivga optik o'qning kesishishiga parallel bo'lgan nurga borgan nuqta linzaning fokusi deb nomlanadi va fokusdan o'tib va \u200b\u200boptik o'qga perpendikulyar bo'lgan tekislikka fokus tekisligi deyiladi. Ob'ektivdan fokusgacha bo'lgan masofa linzalarning fokus uzunligi deb nomlanadi. Turli xil linzalarning fokus uzunligi linzalar ishlab chiqarilgan oynaga va uning shakliga qarab farqlanadi. Ob'ektivning fokus uzunligi qanchalik qisqa bo'lsa, u ko'proq nurlarni to'playdi yoki sochadi. Ob'ektivning fokus uzunligining o'zaro hisoblanishi uning optik kuchi deb ataladi. Fokus uzunligi 100 sm bo'lgan linzalarning optik kuchi birlik sifatida olinadi va diopter deyiladi.
Yig'iladigan linzalarning fokus uzunligi, shuningdek ob'ektdan linzalar va ob'ektivdan tasvirgacha bo'lgan masofalar o'rtasida ma'lum bir ob'ektiv formulasi deb ataladigan o'zaro bog'liqlik mavjud:
1 / a + 1 / a 1 \u003d 1 / F
bu erda a 1 - ob'ektdan ob'ektivgacha bo'lgan masofa;
a - ob'ektivdan tasvirgacha bo'lgan masofa;
F - ob'ektivning fokus uzunligi.
Formuladan ko'rinib turibdiki, ob'ektdan ob'ektivgacha bo'lgan masofa oshgani sayin uning tasviridan ob'ektivgacha bo'lgan masofa kamayadi va aksincha.
Optik tasvirning chiziqli o'lchamlari ko'rsatilgan ob'ektning chiziqli o'lchamlariga nisbati tasvir o'lchovi deb nomlanadi.
Oddiy optikasi uning kamchiliklaridan xoli emas. Shunday qilib, siz oddiy ob'ektivni fotosurat ob'ekti sifatida ishlatsangiz, tasvir etarlicha aniq va buzilmaydi. Ushbu tasvir kamchiliklari ob'ektivning bir qator kamchiliklari - sferik va xromatik aberatsiya, buzilish, astigmatizm va komadan kelib chiqadi.
Sferik aberatsiya ob'ektivning o'rta qismi chekkalarga qaraganda kamroq nur to'plaganligi sababli va ob'ektivning o'rtasiga yaqinroq bo'lgan nurlar ob'ektiv chetiga yaqinroq bo'lgan nurlarga qaraganda ko'proq to'planadi. Ob'ektivning asosiy optik o'qidagi sharsimon abratsiya natijasida bir nechta fokuslar olinadi, bu esa notekis tasvirni shakllanishiga olib keladi. Ob'ektivlarni ishlab chiqarishda kamroq kuchli diffuziya linzalarini yig'ish linzalariga ulash orqali sferik aberatsiya ta'siri kamayadi. Sferik aberratsiyaning bir turi - bu ob'ektivning optik o'qiga burchak ostida joylashgan ob'ektga xos bo'lgan koma. Bu holda rasm kometa shaklidagi shakl shaklida olinadi.
Kromatik aberatsiya yorug'lik tarqalishidan kelib chiqadi. Bunday holda, rangli tasvir ochiq-oydin bo'lmaydi, chunki spektrning turli xil ranglaridagi nurlar o'choqlari, sinish indekslari teng bo'lmaganligi sababli, optik o'qning turli nuqtalarida joylashgan. So'nggi paytlarda rangli fotografiya va kinoning keng rivojlanishi tufayli linzalarni xromatik tuzatish talablari keskin oshdi. Amalda, xromatik aberatsiya istalgan sinishi indeksiga ega bo'lgan konvergentsiya va diffuziya linzalarini tanlash orqali yo'q qilinadi.
Buzilish sababi taxminan sferik aberatsiya bilan bir xil. Oddiy ob'ektivning bunday noqulayligi ob'ektlarning to'g'ri chiziqlarining sezilarli egri bo'lishiga olib keladi. Buzilishning tabiati diafragmaning holatiga ta'sir qiladi (o'rtada yumaloq teshigi bo'lgan noaniq plastinka): agar diafragma ob'ektiv oldida joylashgan bo'lsa, unda buzilish barrel shaklida bo'ladi; agar diafragma ob'ektivning orqasida joylashgan bo'lsa, u yostiqsimon shaklga ega. Diafragma chiziqlar orasiga joylashganda buzilish sezilarli darajada kamayadi.
Ob'ekt ob'ektivning optik o'qiga ma'lum bir burchakda joylashgan bo'lsa, vertikal yoki gorizontal chiziqlarning aniqligi buziladi. Tasvirning bunday buzilishi astigmatizm tufayli yuzaga keladi - bu ob'ektiv nuqsonning eng murakkabligi. Astigmatizm sezilarli darajada yo'q qilingan optik tizim anastigmat deyiladi.
KAMERADA OPTIKA RASMINI QO'YISh
Suratga olish paytida kameradagi ob'ektning optik tasviri ob'ektiv bilan bir xil tarzda olinadi. Fotosuratning har qanday mavzusi yoritilgan yoki yoritilgan nuqtalar to'plamidir, shuning uchun ob'ektning ikkita ekstremal nuqtalari tasvirlarining qurilishi butun tasvirning pozitsiyasini belgilaydi. Har bir kamerada noaniq kamera va ob'ektiv mavjud bo'lib, u abratsiyalardan tuzatilgan kollektiv ob'ektivdir. optik tizim ma'lum miqdordagi linzalardan. Ob'ektiv ob'ektning optik tasvirini kameraning orqa tomoniga joylashtirilgan nurga sezgir materialga quradi. Ob'ektni ob'ektivdan har xil masofada joylashtirish orqali siz uning teng bo'lmagan o'lchamdagi optik tasvirini olishingiz mumkin. Ko'pincha ob'ektlar ob'ektivdan uzoqroq va tasvirlar haqiqiy, qisqartirilgan va teskari. Mavzu fokusdan (oldingi) biroz tashqarida joylashganda, tasvir haqiqiy, kattalashtirilgan va teskari tomonga o'zgaradi. Agar mavzuni diqqat markaziga yaqinroq joylashtirsangiz, u holda haqiqiy rasm ishlamaydi. Bunday holda, tasvir xayoliy, kattalashtirilgan va tikdir.