Leče: tipi leč (fizika). Vrste optičnih, razpršilnih leč. Kako določiti vrsto objektiva?

Leče imajo praviloma sferično ali blizu sferične površine. Lahko so konkavno, izbočene ali ravne (polmer je enak neskončnosti). Imajo dve površini, skozi katero prehaja svetloba. Kombinirajo se lahko na različne načine in tvorijo različne vrste leč (fotografija je v nadaljevanju podana v nadaljevanju):

• Če sta obe površini izbočena (navzven ukrivljen) osrednji odsek je debelejša kot na robovih.
• Objektiv s konveksno in konkavno sfero se imenuje meniskus.
• Leča z eno ravno površino se imenuje ravno-konkavna ali ravna konveksna, odvisno od narave druge krogle.

Kako določiti vrsto objektiva? O tem se podrobneje posvetimo.

Zbiranje leč: vrste leč

Ne glede na kombinacijo površin, če je njihova debelina v osrednjem delu večja kot na robovih, se imenujejo kolektorji. Imeti pozitivno goriščno razdaljo. Obstajajo naslednje vrste zbiralnih leč:

• ravno-konveksni,
• bikonveks,
• konkavno-konveksni (meniskus).

Imenujejo se tudi "pozitivni".

Razpršilne leče: vrste leč

Če je njihova debelina v sredini tanjša kot na robovih, jih imenujemo razpršilci. Imeti negativno goriščno razdaljo. Obstajajo takšne vrste razpršilnih leč:

• ravno-konkavna,
• biconcave,
• konveksni-konkavni (meniskus).

Imenujejo se tudi "negativni".

Osnovni pojmi

Rise iz točkovnega vira se oddaljujejo od ene točke. Imenujejo se snopi. Ko žarek vstopi v objektiv, je vsak žarek lomljen, spreminja smer. Iz tega razloga lahko žarek bolj ali manj razprši objektiv.

Nekatere vrste optičnih leč spremenijo smer žarkov, tako da se v eni točki konvergirajo. Če je svetlobni vir nameščen vsaj pri goriščni razdalji, se žarek konvergira na točki, ki je vsaj na isti razdalji.

Realne in imaginarne slike

Točkovni vir svetlobe se imenuje pravi predmet, točka konvergence žarka žarkov, ki izhaja iz objektiva, je njegova resnična podoba.

Pomembno je množica točkovnih virov, ki se praviloma razdelijo na ravno površino. Primer je slika na steklenem steklu, označena na hrbtni strani. Drug primer je filmski trak, osvetljen od zadaj, tako da svetloba iz nje prehaja skozi objektiv in pomnoži sliko na ravnem zaslonu.

V teh primerih govorimo o ravnini. Točke na ravnini slike 1: 1 ustrezajo točkama na ravnini predmeta. Enako velja za geometrijske številke, čeprav se lahko posledična slika obrnjena glede na predmet od zgoraj navzdol ali od leve proti desni.

Konvergenca žarkov v eni točki ustvarja resnično podobo, neskladnost pa je namišljena. Ko je jasno prikazan na zaslonu - je resničen. Če je mogoče opazovati sliko, gledamo le skozi lečo v smeri svetlobnega vira, ki se imenuje imaginarna. Refleksija v ogledalu je namišljena. Slika, ki jo lahko vidimo s teleskopom - preveč. Toda projekcija objektiva kamere na film daje resnično podobo.

Fokalna dolžina

Osredotočenost objektiva je mogoče najti tako, da se skozi snop paralelnih žarkov. Točka, na kateri se bodo konvergirali, bo v središču F. Razdalja od goriščne točke do objektiva se imenuje goriščna dolžina f. Vzporedne žarke lahko zamudite tudi na drugi strani in tako najdete F na obeh straneh. Vsaka leča ima dva F in dva f. Če je relativno tanek v primerjavi z njegovimi goriščnimi razdaljami, so slednji približno enaki.

Razlike in konvergenca

Za pozitivno goriščno razdaljo so značilne zbiralne leče. Vrste leč takšne vrste (plano-konveksni, bikonveksni, meniskus) zmanjšujejo žarke, ki se iz njih pojavljajo, več kot so bili zmanjšani na prej. Zbiranje leč lahko tvori resnično in imaginarno podobo. Prvi je oblikovan le, če razdalja od objektiva do objekta presega goriščno razdaljo.

Za negativne goriščne razdalje so značilne razpršilne leče. Oblike te vrste objektivov (Plano-konkavno, biconcave, meniskusa) razredčene žarkov več kot so ločila preden bo na svoji površini. Razpršilne leče ustvarijo namišljeno sliko. Šele ko je konvergenca incidenta žarki pomembno (so konvergirajo nekje med lečo in kontaktno točko na nasprotni strani) oblikovane žarki lahko še vedno konvergirajo za oblikovanje resnično podobo.

Pomembne razlike

Moramo biti zelo previdni, da ločimo konvergenco ali divergenco žarkov od konvergence ali razhajanja leče. Vrste leč in svetlobnih žarkov se ne morejo ujemati. Lučke, povezane z objektom ali točko slike, se imenujejo divergentne, če se "razpršijo" in zbližujejo, če se "sestavijo" skupaj. V katerem koli koaksialnem optični sistem os predstavlja pot žarkov. Žarek vzdolž te osi se brez sprememb v smeri gibanja zaradi loma. To je v resnici dobra definicija optične osi.

Led, ki je ločen od optične osi z razdaljo, se imenuje divergentno. In tisti, ki se ji približa, se imenuje konvergenten. Žarki, vzporedni z optično osjo, imajo ničelno konvergenco ali divergenco. Tako je, ko govorimo o konvergenci ali divergence žarka, je povezana z optično osjo.

Nekatere vrste leč, katere fizika je takšna, da se žarek bolj odmakne proti optični osi, zbira. V njih se konvergentni žarki konvergirajo še več, in divergentni žarki se umaknejo manj. Še zmožni, če je njihova moč zadostna za to, da se žarek vzporedno ali celo zbližuje. Podobno lahko razpršilna leča še bolj razredči različne žarke, konvergentne pa lahko vzporedno ali divergentno.

Povečevalna očala

Objektiv z dvema konveksnima površinama je v sredini debelejši kot na robovih in se lahko uporablja kot preprosto povečevalno steklo ali povečevalno steklo. Hkrati opazovalec gleda skozi imaginarno, povečano sliko. Objektiv kamere pa tvori resnično, običajno zmanjšano velikost, na filmu ali senzorju v primerjavi z objektom.

Očala

Sposobnost objektiva, da spremeni konvergenco svetlobe, se imenuje njegova moč. Izraža se pri dioptrih D = 1 / f, kjer je f goriščna dolžina v metrih.

V objektiv z močjo 5 dioptrij F = 20 cm. To kaže dioptrijo Optika pisanje očala na recept. Recimo, posnel je 5,2 dioptrije. V delavnici pripravite 5 pripravljenih dioptrij, ki jih dobite v tovarni, in polijete malo površine, da dodate 0,2 dioptrije. Načelo je, da njihova skupna sila je za tanke leče, v katerem sta dve področji, ki se nahajajo v bližini drug drugega, spoštovati pravila, v skladu s katerimi je vsota vsako dioptrijo: D = D₁ + D₂.

Galileo Pipe

V času Galileja (začetek XVII stoletja) so bile točke v Evropi široko dostopne. Praviloma so bili na Nizozemskem in jih distribuirali ulični prodajalci. Galileo je slišal, da je nekdo na Nizozemskem v cev postavil dve vrsti leč, tako da so se oddaljene stvari zdele večje. Na enem koncu cevi je uporabil dolge fokusne zbiralne leče in na drugem koncu kratkostični difuzijski okular. Če je goriščno razdaljo leče je enako f_o in okularja f_e, potem mora biti razdalja med njimi f_o-f_e, in sila (kotna povečava) f_o/ f_e. Takšna shema se imenuje cev Galilean.

Teleskop se poveča za 5 ali 6-krat, kar je primerljivo s sodobnimi daljnogledi. To je dovolj za veliko razburljivo astronomska opazovanja. Z lahkotnimi kraterji lahko zlahka vidite štiri lune Jupitra, obroči Saturn, faze Venere, meglice in zvezdnih grozdov ter šibke zvezde na Mlečni poti.

Keplerjev teleskop

Kepler je slišal za vse to (on in Galileo sta bila v korespondenci) in zgradila drugo vrsto teleskopa z dvema zbiralnikoma. Tista z veliko goriščno razdaljo je leča, in tista z manjšo goriščno razdaljo je okular. Razdalja med njimi je f_o + f_e, in kotna povečava je f_o/ f_e. Ta Keplerjev (ali astronomski) teleskop ustvarja obrnjeno podobo, toda za zvezde ali lune ni pomembno. Ta shema zagotavlja bolj enakomerno osvetlitev vidnega polja kot Galilejcem teleskop, in je bolj priročen za uporabo, saj omogoča, da svoje oči v fiksni položaj in videli celotno vidno polje od roba do roba. Naprava je omogočila doseganje večjega povečanja kot cev Galileo, brez resnega poslabšanja kakovosti.

Oba teleskopa trpita zaradi sferične aberacije, zaradi česar slike niso popolnoma usmerjene, in kromatična aberacija, ustvarjanje halo. Kepler (in Newton) je verjel, da teh napak ni mogoče premagati. Niso predvidevali, da so možne ahromatične vrste leč, katerih fizika bo znana le v XIX. Stoletju.

Ogledalni teleskopi

Gregory je predlagal, da se lahko ogledala uporabijo kot teleskopska leča, ker v njih ni nobenih barvnih robov. Newton je izkoristil to idejo in ustvaril novotonsko teleskopsko obliko iz konkavnega posrebrenega ogledala in pozitivnega okularja. Izročil je vzorec Kraljevi družbi, kjer je še vedno.

Teleskop z eno lečo lahko projicira sliko na zaslon ali film. Za pravilno povečavo je potrebna pozitivna leča z veliko goriščno razdaljo, recimo 0,5 m, 1 m ali več metrov. Ta aranžma se pogosto uporablja v astronomski fotografiji. Ljudem, ki niso seznanjeni z optiko, se morda zdi paradoksna situacija, ko se šibka objektiv z dolgim ​​poudarkom poveča.

Spheres

Ugotovljeno je bilo, da so morda stare kulture imeli teleskope, ker so izdelali majhne steklene kroglice. Težava je v tem, da ni znano, za kaj so bili uporabljeni, in zagotovo ne morejo biti osnova za dober teleskop. Kroglice bi se lahko uporabljale za povečanje majhnih predmetov, vendar pa kakovost ni bila zadovoljiva.

Goriščna razdalja idealne steklene krogle je zelo kratka in predstavlja resnično podobo zelo blizu krogle. Poleg tega so aberacije (geometrijska izkrivljanja) pomembne. Težava je v razdalji med dvema površinama.

Vendar, če naredite globalni ekvatorialni utor, da blokirate žarke, ki povzročajo okvare slike, se iz zelo povprečne lupine premakne v odlično. Takšna odločitev je pripisana Coddingtonu, povečevalec njegovega imena pa je danes mogoče kupiti v obliki majhnih ročnih zank za študij zelo majhnih predmetov. Vendar ni dokazov, da je bilo to storjeno pred 19. stoletjem.