Objektiver: Typer av linser (fysikk). Typer av innsamling, optisk, spredningslinser. Hvordan bestemme type linser?

Objektiver er vanligvis sfæriske eller tettetil en sfærisk overflate. De kan være konkave, konvekse eller flate (radien er uendelig). De har to flater lys går gjennom. De kan kombineres på forskjellige måter og danner forskjellige typer linser (bildet er gitt senere i artikkelen):

• Hvis begge overflatene er konvekse (buet utover), er midtpartiet tykkere enn kantene.
• En linse med konvekse og konkave kuler kalles en menisk.
• En linse med en flat overflate kalles flat-konkav eller flat-konveks, avhengig av naturen til den andre sfæren.

Hvordan bestemme linsetypen? La oss dvele nærmere ved dette.

Samle linser: typer linser

Uavhengig av kombinasjonen av overflater, hvis detykkelsen i den sentrale delen er større enn ved kantene, de kalles oppsamling. Ha en positiv brennvidde. Det er følgende typer samleobjektiver:

• plano-konveks,
• bikonveks,
• konkav-konveks (menisk).

De kalles også "positive".

Diffusjonslinser: typer linser

Hvis tykkelsen i midten er tynnere enn i kantene, kalles de spredning. Har en negativ brennvidde. Det er disse typene diffuserende linser:

• flat-konkav,
• bikonkav,
• konveks-konkav (menisk).

De kalles også "negative".

Grunnleggende konsepter

Bjelker fra en punktkilde avviker fra enpoeng. De kalles en gjeng. Når strålen kommer inn i linsen, brytes hver stråle og endrer retning. Av denne grunn kan strålen komme ut av linsen i større eller mindre grad divergerende.

Noen typer optiske linser endresstrålenes retning slik at de konvergerer på ett punkt. Hvis lyskilden er plassert i det minste i brennvidden, så konvergerer strålen på et punkt i det minste på samme avstand.

Ekte og imaginære bilder

En punktlyskilde kalles et ekte objekt, og konvergenspunktet til en stråle som kommer ut av linsen er et reelt bilde av det.

En rekke punktkilder er viktig,fordelt over en generelt flat overflate. Et eksempel er bakgrunnsbelyst mønster på frostet glass. Et annet eksempel er en filmstripe, belyst bakfra slik at lyset fra den passerer gjennom en linse som forstørrer et bilde på en flatskjerm mange ganger.

I disse tilfellene snakker man om et fly.Poeng på 1: 1 bildeplan tilsvarer punkter på objektplanet. Det samme gjelder geometriske former, selv om det resulterende bildet kan inverteres i forhold til objektet fra topp til bunn eller fra venstre til høyre.

Konvergens av stråler på et tidspunkt skaperbildet er ekte, og avviket er imaginært. Når det er tydelig skissert på skjermen, er det ekte. Hvis bildet bare kan observeres ved å se gjennom linsen mot lyskilden, kalles det imaginært. Refleksjonen i speilet er imaginær. Bildet som kan sees gjennom et teleskop er også. Men projeksjonen av kameralinsen på filmen gir det faktiske bildet.

Brennvidde

Fokuset på linsen kan bli funnet ved å passere gjennom deten stråle av parallelle stråler. Punktet hvor de konvergerer vil være dets fokus F. Avstanden fra brennpunktet til linsen kalles dens brennvidde. Parallelle stråler kan føres fra den andre siden og dermed finne F fra begge sider. Hver linse har to F og to F. Hvis den er relativt tynn sammenlignet med brennvidden, er sistnevnte omtrent like.

Divergens og konvergens

Positiv brennviddeer preget av å samle linser. Typer av linser av denne typen (plano-konveks, bikonveks, menisk) reduserer strålene som kommer ut av dem, mer enn de ble redusert før. Samle linser kan danne både ekte og spøkelsesbilder. Den første dannes bare hvis avstanden fra linsen til objektet overstiger brennvidden.

Negativ brennviddepreget av diffusive linser. Typer linser av denne typen (plano-konkav, bikonkav, menisk) skiller strålene mer enn de ble skilt før de traff overflaten. Diffusive linser skaper et spøkelsesbilde. Det er først når konvergensen av hendelsesstrålene er betydelig (de konvergerer et sted mellom linsen og fokuspunktet på motsatt side) at de genererte strålene fremdeles kan konvergere for å danne det faktiske bildet.

Viktige forskjeller

Du må være veldig forsiktig med å skillekonvergens eller divergens av stråler fra konvergens eller divergens av linsen. Objektiver og lysstråler stemmer kanskje ikke overens. Stråler assosiert med et objekt eller et bildepunkt kalles divergerende hvis de "spredes" og konvergerer hvis de "kommer sammen". I ethvert koaksialt optisk system er den optiske aksen strålenes bane. Bjelken beveger seg langs denne aksen uten noen endring i retning på grunn av refraksjon. Dette er faktisk en god definisjon av den optiske aksen.

En stråle som beveger seg vekk fraoptisk akse kalles divergerende. Og den som kommer nærmere henne kalles konvergent. Bjelker parallelt med den optiske aksen har null konvergens eller divergens. Når vi snakker om konvergens eller divergens av en stråle, er den således relatert til den optiske aksen.

Noen typer linser, hvis fysikk er slik atstrålen avviker i større grad til den optiske aksen, konvergerer. I dem kommer de konvergerende strålene nærmere hverandre, og de divergerende beveger seg mindre. De er til og med i stand til, hvis deres styrke er tilstrekkelig for dette, å gjøre bjelken parallell eller til og med konvergerende. Tilsvarende kan en diffuserende linse skille divergerende stråler enda mer, og konvergerende kan gjøres parallelle eller divergerende.

Forstørrelsesbriller

Objektivet med to konvekse overflater er tykkeremidt enn kantene og kan brukes som et enkelt forstørrelsesglass eller lup. I dette tilfellet ser observatøren gjennom det på et innbilt, forstørret bilde. Kameralinsen danner imidlertid det faktiske på filmen eller sensoren, som regel redusert i størrelse sammenlignet med objektet.

briller

Evnen til en linse til å endre lysets konvergens kalles dens styrke. Det uttrykkes i diopter D = 1 / f, hvor f er brennvidde i meter.

En linse med en effekt på 5 dioptre har f = 20 cm.Det er dioptrene øyelegen indikerer når man skriver ut en resept på briller. La oss si at han spilte inn 5,2 dioptrier. Verkstedet vil ta et ferdig 5 diopter arbeidsemne fra fabrikken og male den ene overflaten litt for å tilsette 0,2 diopter. Prinsippet er at for tynne linser, hvor to sfærer er plassert nær hverandre, overholdes regelen i henhold til hvilken deres totale styrke er lik summen av dioptrene til hver: D = D₁ + D₂.

Galileos trompet

I løpet av Galileo (tidlig på 1600-tallet), briller innEuropa var allment tilgjengelig. De ble vanligvis laget i Holland og distribuert av gateselgere. Galileo hørte at noen i Nederland plasserte to typer linser i et rør for å få fjerne gjenstander til å se større ut. Han brukte en langfokus konvergerende linse i den ene enden av røret, og et kort fokus divergerende okular i den andre enden. Hvis objektivets brennvidde er f_omtrent og okular f_e, da skal avstanden mellom dem være f_omtrent-f_e, og kraften (vinkelforstørrelse) f_omtrent/ f_e... Dette kalles Galileo-røret.

Teleskopet har en forstørrelse på 5 eller 6 ganger,sammenlignbar med moderne håndholdt kikkert. Dette er nok for mange spennende astronomiske observasjoner. Månekratere, de fire månene til Jupiter, ringene til Saturn, fasene til Venus, tåker og stjerneklynger og svake stjerner i Melkeveien kan lett sees.

Keplers teleskop

Kepler hørte om alt dette (han og Galileo ledetkorrespondanse) og bygde en annen type teleskop med to samleobjektiver. Den med lang brennvidde er objektivet, og den med mindre brennvidde er okularet. Avstanden mellom dem er f_omtrent + f_e, og vinkelforstørrelsen er f_omtrent/ f_e... Denne keplerianske (eller astronomiske)teleskopet skaper et opp ned-bilde, men det spiller ingen rolle for stjernene eller månen. Dette skjemaet ga en mer jevn belysning av synsfeltet enn Galileo-teleskopet, og var mer praktisk å bruke, siden det tillot deg å holde øynene i en fast posisjon og se hele synsfeltet fra kant til kant. Enheten tillot en høyere forstørrelse enn Galileo-rør uten alvorlig kvalitetsforringelse.

Begge teleskopene lider av sfærisk aberrasjon,resulterer i at bilder ikke er fullt fokusert, og kromatisk aberrasjon skaper fargevinduer. Kepler (og Newton) mente at disse manglene var umulige å overvinne. De antok ikke at akromatiske typer linser var mulige, hvis fysikk først ble kjent på 1800-tallet.

Speil teleskoper

Gregory foreslo det som linserspeil kan brukes til teleskoper, siden de ikke har fargede kanter. Newton benyttet seg av denne ideen og laget et newtonsk teleskop fra et konkavt sølvbelagt speil og et positivt okular. Han ga prøven til Royal Society, hvor den er den dag i dag.

Et enkeltlinseteleskop kan projiserebildet på skjermen eller filmen. Tilstrekkelig forstørrelse krever en positiv linse med lang brennvidde, for eksempel 0,5 m, 1 m eller mange meter. Denne ordningen brukes ofte i astronomisk fotografering. For folk som ikke er kjent med optikk, kan det virke paradoksalt når et svakere objektiv med lang fokus gir større forstørrelse.

Kuler

Det har blitt antydet at de gamlekulturer kan ha hatt teleskoper fordi de laget små glasskuler. Problemet er at det ikke er kjent hva de ble brukt til, og de kunne absolutt ikke danne grunnlaget for et godt teleskop. Kulene kunne brukes til å forstørre små gjenstander, men kvaliteten var neppe tilfredsstillende.

Brennvidde til en perfekt glasskuleveldig kort og danner et faktisk bilde veldig nær kulen. I tillegg er aberrasjoner (geometriske forvrengninger) signifikante. Problemet ligger i avstanden mellom de to flatene.

Men hvis du lager en dyp ekvatorialspor for å blokkere strålene som forårsaker bildefeil, går det fra en veldig middelmådig forstørrelsesglass til en vakker. Denne beslutningen tilskrives Coddington, og hans forstørrelsesglass kan kjøpes i dag i form av små håndholdte forstørrelsesglass for å undersøke veldig små gjenstander. Men det er ingen bevis for at dette ble gjort før 1800-tallet.