Φακοί: τύποι φακών (φυσικής). Μορφές συλλογής, οπτικό φακό διασκορπισμού. Πώς να καθορίσει τον τύπο του φακού;

Οι φακοί τείνουν να έχουν ένα σφαιρικό ή σχεδόν σφαιρική επιφάνεια. Μπορούν να είναι κυρτή, κοίλη ή επίπεδη (ακτίνα άπειρο). Έχει δύο επιφάνειες μέσω των οποίων διέρχεται το φως. Μπορούν να συνδυαστούν με διαφορετικούς τρόπους για να σχηματίσουν διάφορα είδη φακών (φωτογραφία δίνονται παρακάτω σε αυτό το άρθρο):

• Αν και οι δύο επιφάνειες είναι κυρτές (προς τα έξω καμπύλο) κεντρικό τμήμα είναι παχύτερο από τα άκρα.
• Φακός με κοίλες και κυρτές σφαίρες ονομάζεται ο μηνίσκος.
• Φακός με μια επίπεδη επιφάνεια ονομάζεται μια επιπεδο-κοίλο ή επιπεδόκυρτο, ανάλογα με τη φύση του άλλου σφαίρας.

Πώς να καθορίσει τον τύπο του φακού; Ας εξετάσουμε με περισσότερες λεπτομέρειες.

Η συλλογή φακών: οι τύποι των φακών

Ανεξάρτητα από επιφάνειες σύνδεσης, εάν το πάχος τους στο κεντρικό τμήμα είναι μεγαλύτερο από τα άκρα, τα δεδομένα θα αναφέρονται συλλογής. Έχετε μια θετική εστιακή απόσταση. Οι ακόλουθοι τύποι συγκλίνοντες φακοί:

• επιπεδόκυρτο,
• αμφίκυρτα,
• ένα κοίλο-κυρτό (μηνίσκος).

Καλούνται «θετική».

Φακοί Spread: τα είδη των φακών

Αν το πάχος τους είναι πιο λεπτό στο κέντρο από ό, τι στα άκρα, που ονομάζεται σκέδαση. Έχετε ένα αρνητικό εστιακό μήκος. Υπάρχουν μερικά είδη σκέδασης φακών:

• επιπεδο-κοίλο,
• αμφίκοιλοι
• κοίλη-κυρτή (μηνίσκος).

Καλούνται «αρνητικό».

βασικές έννοιες

Οι ακτίνες αποκλίνουν από σημειακή πηγή ενός μοναδικού σημείου. Καλούνται δέσμης. Όταν η δέσμη εισέρχεται στον φακό, κάθε δοκός διαθλάται αλλάζοντας την κατεύθυνσή της. Για το λόγο αυτό, η δέσμη μπορεί να εξέλθει το φακό σε μια περισσότερο ή λιγότερο αποκλίνουσες.

Ορισμένοι τύποι οπτικών φακών αλλάξετε την κατεύθυνση των ακτίνων, έτσι ώστε να συγκλίνουν σε ένα και μόνο σημείο. Εάν η πηγή φωτός είναι τοποθετημένη τουλάχιστον στην εστιακή απόσταση, η δέσμη συγκλίνει σε ένα σημείο το οποίο, τουλάχιστον στην ίδια απόσταση.

Πραγματική και εικονική εικόνες

Μία σημειακή πηγή φωτός ονομάζεται έγκυρο αντικείμενο, και το σημείο σύγκλισης της δέσμης των ακτίνων που προέρχονται από τον φακό, να είναι μια έγκυρη εικόνα.

Σημασία έχει μια σειρά από σημειακές πηγές κατανέμονται συνήθως μια επίπεδη επιφάνεια. Ένα παράδειγμα είναι η εικόνα στη γυάλινη επιφάνεια του εδάφους, φωτισμένο από πίσω. Ένα άλλο παράδειγμα του filmstrip φωτίζεται από πίσω έτσι ώστε το φως από το πέρασε μέσα από το φακό, πολλαπλασιάζει την εικόνα σε μια επίπεδη οθόνη.

Σε αυτές τις περιπτώσεις, μιλάμε για το αεροπλάνο. Σημείο στο επίπεδο εικόνας 1: 1 αντιστοιχούν στα σημεία πάνω στο επίπεδο αντικειμένου. Το ίδιο ισχύει και για τα γεωμετρικά σχήματα, έστω και αν η προκύπτουσα εικόνα μπορεί να αναστραφεί σε σχέση με το αντικείμενο από πάνω προς τα κάτω ή προς τα αριστερά προς τα δεξιά.

Toe-ακτίνες σε ένα σημείο δημιουργεί μια πραγματική εικόνα, και τη διαφορά - φανταστικό. Όταν περιγράφονται με σαφήνεια στην οθόνη - είναι έγκυρη. Αν η ίδια εικόνα μπορεί να δει μόνο κοιτώντας μέσα από το φακό προς την πηγή φωτός, λέγεται φανταστικό. Αντανάκλαση στον καθρέφτη - φανταστικό. Μια εικόνα που μπορεί να δει μέσα από ένα τηλεσκόπιο - όπως καλά. Αλλά η προβολή του φακού της κάμερας στην ταινία δίνει μια πραγματική εικόνα.

εστιακή απόσταση

φακοί εστίασης μπορεί να βρεθεί με πέρασμα μέσα από αυτό μια δέσμη παράλληλων ακτίνων. Το σημείο στο οποίο ενώνονται, και θα επικεντρωθεί F. Η απόσταση από το σημείο εστίασης του φακού ονομάζεται εστιακή απόσταση f του. μπορείτε να παρακάμψετε τις παράλληλες ακτίνες από την άλλη πλευρά και έτσι να βρει F και από τις δύο πλευρές. Κάθε φακός έχει δύο δύο F και f. Αν είναι σχετικά λεπτό σε σύγκριση με το εστιακό μήκος του, τα τελευταία είναι κατά προσέγγιση ίση.

Απόκλιση και σύγκλιση

Χαρακτηρίζεται από ένα θετικό φακούς εστίασης συγκλίνουσες μήκος. Μορφές αυτού του τύπου των φακών (επιπεδόκυρτο, αμφίκοιλο, μηνίσκος) μειώνουν οι ακτίνες που προέρχονται από αυτά, περισσότερο από ό, τι έχουν μειωθεί σε αυτό. Οι συλλογής φακοί μπορούν να διαμορφωθούν ως ένα πραγματικό και ένα φανταστικό εικόνα. Η πρώτη σχηματίζεται μόνο αν η απόσταση από το φακό προς το αντικείμενο είναι μεγαλύτερο από το εστιακό.

Χαρακτηρίζεται από ένα αρνητικό μήκος αποκλίνουσες φακούς εστίασης. Μορφές αυτού του τύπου των φακών (plano-κοίλη, αμφίκοιλο, μηνίσκος) αραιωμένο ακτίνες περισσότερο από ό, τι ήταν διαζευγμένη πριν πάρει στην επιφάνειά τους. Φακοί Spread δημιουργήσει μια εικονική εικόνα. Μόνο όταν η σύγκλιση του συμβάντος ακτίνες σημαντική (συγκλίνουν κάπου μεταξύ του φακού και το εστιακό σημείο στην αντίθετη πλευρά) που σχηματίζεται ακτίνες μπορούν να εξακολουθούν να συγκλίνουν για να σχηματίσουν μια πραγματική εικόνα.

σημαντικές διαφορές

Θα πρέπει να είναι πολύ προσεκτικοί για να διακρίνει σύγκλισης ή απόκλισης της σύγκλισης δοκούς ή φακό απόκλισης. Τύποι φακών και Puchkov Sveta μπορεί να μην είναι το ίδιο. Rays που σχετίζονται με ένα αντικείμενο ή μια εικόνα σημείο, καλούνται αποκλίνουσες αν «τρέξει μακριά» και συγκλίνουσα αν «μαζεύονται» μαζί. Σε κάθε ομοαξονικό οπτικό σύστημα οπτικής άξονας είναι η διαδρομή των ακτίνων. Η δέσμη κατά μήκος του άξονα περνά χωρίς καμία αλλαγή κατεύθυνσης λόγω διάθλασης. Είναι, στην πραγματικότητα, ένας καλός ορισμός του οπτικού άξονα.

Δέσμη η οποία κινείται μακριά από την απόσταση από τον οπτικό άξονα ονομάζεται αποκλίνουσες. Και αυτός που είναι όλο και πιο κοντά σε αυτό, λέγεται συγκλίνουσα. Ακτίνες παράλληλα προς τον οπτικό άξονα, είναι η μηδενική σύγκλισης ή απόκλισης. Έτσι, όταν μιλάμε για την σύγκλιση ή απόκλιση της δοκού, που συσχετίζεται με τον οπτικό άξονα.

Ορισμένοι τύποι φακών, η φυσική του οποίου είναι τέτοια ώστε η δοκός να εκτρέπεται σε μεγαλύτερο βαθμό προς τον οπτικό άξονα, συλλέγονται. Μπορούν να συγκλίνουν οι ακτίνες συγκλίνουν όλο και αποκλίνουσες απομακρύνεται λιγότερο. Είναι ακόμη σε θέση, εάν η δύναμή τους είναι επαρκής για το σκοπό αυτό, κάνει μια δέσμη παράλληλων ή συγκλίνουσες. Παρομοίως αποκλίνουσες φακός μπορεί να διαλύσει περισσότερο αποκλίνουσες ακτίνες, και συγκλίνουν - να κάνει παράλληλα ή αποκλίνοντα.

μεγεθυντικούς φακούς

Ένας φακός με δύο κυρτές επιφάνειες παχύτερος στο κέντρο από ό, τι στα άκρα, και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένα απλό μεγεθυντικό φακό ή φακό. Στην περίπτωση αυτή, ο παρατηρητής κοιτάζει μέσα από φανταστικές, μεγάλη εικόνα της. Ο φακός της κάμερας, ωστόσο, σχηματίζουν στο φιλμ ή αισθητήρα πραγματική συνήθως μειώνονται σε μέγεθος σε σύγκριση με το αντικείμενο.

δίοπτρα

Η ικανότητα του φακού για να αλλάξετε τη σύγκλιση του φωτός ονομάζεται δύναμή της. Εκφράζεται σε διοπτρίες D = 1 / f, όπου f - εστιακό μήκος σε μέτρα.

Στο φακό με τη δύναμη των 5 διοπτρίες f = 20 cm. Αυτό υποδεικνύει διόπτρας οπτομέτρη γράψιμο γυαλιά συνταγή. Για παράδειγμα, κατέγραψε 5,2 διοπτρίες. Στο εργαστήριο τελειώσει κατεργαζόμενο τεμάχιο λάβει 5 διοπτρίες, με αποτέλεσμα στο εργοστάσιο, και ένα κομμάτι το τρόχισμα μία επιφάνεια για να προστεθεί η 0,2 διοπτρίες. Η αρχή είναι ότι για λεπτά φακούς, στην οποία δύο περιοχές είναι κοντά η μία στην άλλη, παρατηρείται κανόνας ότι η συνολική ισχύς τους είναι το άθροισμα του κάθε διοπτρία: D = D ₁ + D _2.

τηλεσκόπιο του Γαλιλαίου

Στην εποχή του Γαλιλαίου (η αρχή του XVII αιώνα), επισημαίνει στην Ευρώπη ήταν ευρέως διαθέσιμα. Έχουν την τάση να κατασκευάζονται στην Ολλανδία και διανέμεται από πλανόδιους πωλητές. Galileo ακούσει ότι κάποιος στην Ολλανδία βάλει τα δύο είδη των φακών σε ένα σωλήνα, σε μακρινά αντικείμενα φαίνονται μεγαλύτερα. Χρησιμοποίησε ένα τηλεφακό συγκεντρώνει το ένα άκρο του σωλήνα και ένα short-throw σκέδαση προσοφθάλμιο στο άλλο άκρο. Εάν η εστιακή απόσταση του φακού ίσο με f _o και προσοφθάλμιο f _e, η απόσταση μεταξύ τους θα πρέπει να είναι στ _o -f _e, και η δύναμη (γωνιακή μεγέθυνση) f _o / f _e. Ένα τέτοιο σύστημα ονομάζεται σωλήνας Galileo.

Τηλεσκόπιο έχει αυξήσεις 5 ή 6 φορές, συγκρίσιμη με σύγχρονα φορητά κιάλια. Αυτό είναι αρκετό για πολλά συναρπαστικά αστρονομικές παρατηρήσεις. Μπορείτε να δείτε εύκολα τα σεληνιακούς κρατήρες, τέσσερα φεγγάρια του Δία, τα δαχτυλίδια του Κρόνου, τις φάσεις της Αφροδίτης, νεφελώματα και αστρικά σμήνη, καθώς και οι παραμικρή αστέρια στο Γαλαξία μας.

Κέπλερ τηλεσκόπιο

Κέπλερ ακούσει για όλα αυτά (που αντιστοιχεί Galileo) και έχτισε ένα άλλο είδος τηλεσκοπίου με δύο συλλογή φακούς. Μία στην οποία ένα μεγάλο εστιακό μήκος, ένας φακός, και μία στην οποία είναι λιγότερο - ο προσοφθάλμιος φακός. Η απόσταση μεταξύ τους είναι ίση με f _ε στ _{o +,} και η γωνιακή μεγέθυνση είναι f _o / f _e. Αυτό το Κέπλερ (ή αστρονομικό) τηλεσκόπιο δημιουργεί μια ανεστραμμένη εικόνα, αλλά και για τα αστέρια ή το φεγγάρι δεν έχει σημασία. Αυτό το πρόγραμμα έχει παράσχει ένα πιο ομοιόμορφο φωτισμό του οπτικού πεδίου από το Γαλιλαίου τηλεσκόπιο, και ήταν πιο βολικό στη χρήση, καθώς επιτρέπει να κρατήσετε τα μάτια σας σε μια σταθερή θέση και να δείτε ολόκληρο το οπτικό πεδίο από άκρη σε άκρη. Η συσκευή επιτρέπει να επιτευχθεί μια μεγαλύτερη αύξηση από το σωλήνα Galileo χωρίς σοβαρή επιδείνωση.

Και τα δύο τηλεσκόπια υποφέρουν από σφαιρική εκτροπή, με αποτέλεσμα μια εικόνα που δεν επικεντρώνονται πλήρως, και χρωματική εκτροπή, η οποία δημιουργεί το χρώμα κρόσια. Kepler (Newton) Πιστεύεται ότι αυτά τα ελαττώματα δεν μπορούν να ξεπεραστούν. Δεν είχαν προβλέψει ότι μπορεί να υπάρχουν τύποι αχρωματικό φακών, η φυσική της οποίας θα γίνει γνωστό μόνο στον ΧΙΧ αιώνα.

αντανακλώντας τηλεσκόπιο

Γρηγόριος πρότεινε ότι ο φακός μπορεί να χρησιμοποιηθεί καθρέφτες τηλεσκόπιο, δεδομένου ότι δεν έχουν χρώμα κρόσια. Newton πήρε αυτή την ιδέα και δημιούργησε μια Νευτώνεια τηλεσκόπιο το σχήμα ενός κοίλου κάτοπτρο και μια θετική προσοφθάλμιο. Παρέδωσε το δείγμα με την Royal Society, όπου και παραμένει μέχρι σήμερα.

τηλεσκόπιο μονού φακού μπορεί να προβάλει μια εικόνα σε μια οθόνη ή ταινία. Για τη σωστή αύξηση απαιτεί ένα θετικό φακό με ένα μεγάλο εστιακή απόσταση, ας πούμε, 0,5 m, 1 m ή πολλών μέτρων. Μια τέτοια ρύθμιση χρησιμοποιείται συχνά σε αστρονομικές φωτογραφίες. Οι άνθρωποι δεν είναι εξοικειωμένοι με οπτικά μπορεί να φαίνεται παράδοξη κατάσταση όπου ασθενέστερη του φακού μεγάλη έμφαση δίνει μεγαλύτερες αυξήσεις.

σφαίρες

Έχει προταθεί ότι οι αρχαίοι πολιτισμοί μπορεί να είχαν τηλεσκόπια, γιατί έκαναν τα μικρά γυάλινες χάντρες. Το πρόβλημα είναι ότι είναι άγνωστο τι είχαν χρησιμοποιηθεί, και είναι, φυσικά, δεν θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση για ένα καλό τηλεσκόπιο. Μπάλες μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αύξηση των μικρών αντικειμένων, αλλά η ποιότητα την ίδια στιγμή ήταν σχεδόν ικανοποιητική.

Το εστιακό μήκος του ιδανικού γυάλινη σφαίρα είναι πολύ μικρό και σχηματίζει μια πραγματική εικόνα είναι πολύ κοντά στη σφαίρα. Επιπλέον, εκτροπές (γεωμετρική παραμόρφωση) σημαντικές. Το πρόβλημα έγκειται στην απόσταση μεταξύ των δύο επιφανειών.

Ωστόσο, αν κάνετε ένα βαθύ αυλάκι ισημερινή να εμποδίσει τις ακτίνες, οι οποίες προκαλούν ελαττώματα εικόνας, αποδεικνύεται πολύ μέτριο μεγεθυντικό φακό σε μια λεπτή. Η απόφαση αυτή αποδίδεται σε Coddington, ένας μεγεθυντικός φακός του ονόματός του μπορεί να αγοραστεί σήμερα σε ένα μικρό χειρός μεγεθυντικούς φακούς για να μελετήσει πολύ μικρά αντικείμενα. Αλλά η απόδειξη ότι αυτό έγινε πριν από το 19ο αιώνα, δεν υπάρχει.