İncə birləşən lens üçün düstur bir nəticədir. Birləşən və ayrılan linzalar
"Linzalar. Linzalarda təsvirin qurulması"
Dərsin Məqsədləri:
Təhsil: işıq şüalarının və onların paylanmasının tədqiqini davam etdirəcəyik, linza anlayışını təqdim edəcəyik, birləşən və səpələnən lensin hərəkətini öyrənəcəyik; obyektiv tərəfindən verilən təsvirləri qurmağı öyrənin.
İnkişaf edir: məntiqi təfəkkürün, məlumatı görmək, eşitmək, toplamaq və dərk etmək, müstəqil nəticə çıxarmaq qabiliyyətinin inkişafına töhfə vermək.
Təhsil: işdə diqqətlilik, əzmkarlıq və dəqiqlik tərbiyə etmək; əldə edilmiş biliklərdən praktiki və koqnitiv problemləri həll etmək üçün istifadə etməyi öyrənin.
Dərs növü: yeni biliklərin, bacarıqların inkişafı, əvvəllər əldə edilmiş biliklərin konsolidasiyası və sistemləşdirilməsi daxil olmaqla birləşdirilmişdir.
Dərslər zamanı
Təşkilat vaxtı(2 dəqiqə):
tələbələri salamlamaq;
tələbələrin dərsə hazırlığının yoxlanılması;
dərsin məqsədləri ilə tanışlıq (təhsil məqsədi dərsin mövzusunu adlandırmadan ümumi olaraq təyin olunur);
psixoloji əhval-ruhiyyənin yaradılması:
Kainat, dərk edən,
Hər şeyi götürmədən bil
İçəridə nə var - çöldə tapa bilərsiniz,
Çöldə nə varsa, içəridə tapa bilərsiniz
Ona görə də arxaya baxmadan bunu qəbul edin
Dünyanın başa düşülən tapmacaları...
I. Goethe
Əvvəllər öyrənilmiş materialın təkrarlanması bir neçə mərhələdə baş verir.(26 dəq):
1. Blits - sorğu(sualın cavabı yalnız bəli və ya yox ola bilər, tələbələrin cavablarını daha yaxşı nəzərdən keçirmək üçün siqnal kartlarından istifadə edə bilərsiniz, "bəli" - qırmızı, "yox" - yaşıl, düzgün cavabı göstərmək lazımdır) :
İşıq homojen mühitdə düz xətt üzrə yayılırmı? (Bəli)
Yansıtma bucağı Latın hərfi betta ilə göstərilir? (Yox)
Yansıma spekulyardır, yoxsa diffuz? (Bəli)
Düşmə bucağı həmişə əks bucağından böyükdürmü? (Yox)
İki şəffaf mühitin sərhədində işıq şüası istiqamətini dəyişirmi? (Bəli)
Kırılma bucağı həmişə düşmə bucağından böyükdürmü? (Yox)
İstənilən mühitdə işığın sürəti eyni və 3*10 8 m/s-ə bərabərdir? (Yox)
İşığın sudakı sürəti vakuumdakı işığın sürətindən azdırmı? (Bəli)
9-cu slaydı nəzərdən keçirək: “Birləşən obyektivdə təsvirin qurulması” ( ), istifadə olunan şüaları nəzərə almaq üçün istinad abstraktından istifadə etməklə.
Lövhədə birləşən obyektivdə təsvirin qurulmasını həyata keçirin, onun xüsusiyyətlərini verin (müəllim və ya tələbə tərəfindən həyata keçirilir).
Slayd 10-u nəzərdən keçirək: “Ayrılan obyektivdə təsvirin qurulması” ( ).
Lövhədə fərqli bir obyektivdə təsvirin qurulmasını həyata keçirin, onun xüsusiyyətlərini verin (müəllim və ya tələbə tərəfindən həyata keçirilir).
5. Yeni materialın başa düşülməsinin yoxlanılması, onun möhkəmlənməsi(19 dəq):
Tələbələrin lövhədə işi:
Birləşən obyektivdə obyektin şəklini qurun:
Qabaqcıl tapşırıq:
Tapşırıq seçimi ilə müstəqil iş.
6. Dərsin yekunlaşdırılması(5 dəqiqə):
Dərsdə nə öyrəndiniz, nələrə diqqət etməlisiniz?
Niyə isti yay günündə bitkiləri yuxarıdan sulamaq məsləhət görülmür?
Sinifdə iş üçün qiymətlər.
7. Ev tapşırığı(2 dəqiqə):
Divergent obyektivdə obyektin şəklini qurun:
Əgər obyekt linzanın fokusundan kənardadırsa.
Əgər obyekt fokusla obyektiv arasındadırsa.
Dərsə əlavə olunur , , və .
1. Linzaların növləri. Lensin əsas optik oxu
Lens iki sferik səthlə (səthlərdən biri düz ola bilər) məhdudlaşan, işığa şəffaf bir bədəndir. Daha qalın mərkəzi olan linzalar
kənarları qabarıq, kənarları ortadan qalın olanlar isə konkav adlanır. Optik sıxlığı linzanın olduğu mühitdən daha böyük olan maddədən hazırlanmış qabarıq linza
yerləşir, birləşir və eyni şəraitdə konkav lens divergentdir. Müxtəlif növ linzalar Şəkildə göstərilmişdir. 1: 1 - biconvex, 2 - biconcave, 3 - plano-convex, 4 - plano-concave, 3.4 - convex-concave və concave-convex.
düyü. 1. Linzalar
Lensi məhdudlaşdıran sferik səthlərin mərkəzlərindən keçən düz xətt O 1 O 2 lensin əsas optik oxu adlanır.
2. İncə lens, onun optik mərkəzi.
Yan optik baltalar
Qalınlığı olan lens l=|С 1 С 2 | (bax. Şəkil 1) lens səthlərinin əyrilik radiusları ilə müqayisədə əhəmiyyətsizdir R 1 və R 2 və obyektdən lensə olan məsafə d, nazik adlanır. İncə lensdə sferik seqmentlərin təpələri olan C 1 və C 2 nöqtələri bir-birinə o qədər yaxın yerləşir ki, onları bir nöqtə kimi qəbul etmək olar. İşıq şüalarının istiqamətini dəyişmədən keçdiyi əsas optik oxun üzərində yerləşən bu O nöqtəsi nazik lensin optik mərkəzi adlanır. Lensin optik mərkəzindən keçən hər hansı düz xətt onun optik oxu adlanır. Əsasdan başqa bütün optik oxlar ikinci dərəcəli optik oxlar adlanır.
Əsas optik oxa yaxın hərəkət edən işıq şüalarına paraksial (paraxial) deyilir.
3. Əsas fəndlər və fokuslar
lens məsafəsi
Əsas optik oxundakı, paraksial şüaların refraksiyadan sonra kəsişdiyi F nöqtəsi, əsas optik oxa paralel olaraq linzaya düşən (və ya bu sınmış şüaların davamı) linzanın əsas fokusu adlanır (şək. 2). və 3). Hər hansı bir lensin optik mərkəzinə simmetrik olaraq hər iki tərəfində yerləşən iki əsas fokus var.
düyü. 2 Şək. 3
Birləşən linzada (şəkil 2) real fokuslar, ayrışan lensdə (şəkil 3) xəyali fokuslar var. Məsafə |OP| = F lensin optik mərkəzindən onun əsas fokusuna fokus deyilir. Yaxınlaşan linza müsbət fokus uzunluğuna malikdir, ayrışan lens isə mənfi fokus uzunluğuna malikdir.
4. Lensin fokus müstəviləri, onların xassələri
Əsas optik oxa perpendikulyar olan nazik lensin əsas fokusundan keçən təyyarə fokus müstəvisi adlanır. Hər bir linzada lensin hər iki tərəfində yerləşən iki fokus təyyarəsi (şəkil 2 və 3-də M 1 M 2 və M 3 M 4) var.
Yaxınlaşan linzaya onun hər hansı ikinci dərəcəli optik oxuna paralel düşən işıq şüaları linzada sınmadan sonra bu oxun fokus müstəvisi ilə kəsişmə nöqtəsində birləşir (şəkil 2-də F' nöqtəsində). Bu nöqtə yan fokus adlanır.
Lens düsturları
5. Lensin optik gücü
Lensin fokus uzunluğunun əksi olan D dəyəri lensin optik gücü adlanır:
D=1/F(1)
Yaxınlaşan lens üçün F>0, buna görə də, D>0 və uzaqlaşan lens üçün F<0, следовательно, D<0, т.е. оптическая сила собирающей линзы положительна, а рассеивающей - отрицательна.
Optik gücün vahidi fokus uzunluğu 1 m olan belə bir lensin optik gücü kimi qəbul edilir; Bu vahid diopter (dptr) adlanır:
1 diopter = = 1 m -1
6. İncə linza düsturunun əldə edilməsi
şüaların yolunun həndəsi qurulması
Yaxınlaşan linzanın qarşısında işıq saçan AB obyekti olsun (şək. 4). Bu obyektin təsvirini qurmaq üçün onun ifrat nöqtələrinin təsvirlərini qurmaq lazımdır və tikintisi ən sadə olacaq belə şüaları seçmək rahatdır. Ümumiyyətlə, üç belə şüa ola bilər:
a) şüa AC, əsas optik oxa paralel, refraksiya lensin əsas fokusundan keçdikdən sonra, yəni. düz xətt üzrə gedir CFA 1 ;
düyü. 4
b) linzanın optik mərkəzindən keçən AO şüası sınmır və həm də A 1 nöqtəsinə gəlir;
c) linzanın ön fokusundan keçən AB şüası sınmadan sonra DA 1 düz xətti boyunca əsas optik oxa paralel gedir.
A nöqtəsinin real təsvirinin alındığı hər üç göstərilən şüa A 1 nöqtəsindən əsas optik oxa perpendikulyar endirərək, B nöqtəsinin təsviri olan B 1 nöqtəsini tapırıq. İşıqlı nöqtənin təsvirini qurmaq üçün, sadalanan üç şüadan ikisini istifadə etmək kifayətdir.
Aşağıdakı |OB| qeydini təqdim edək = d obyektin obyektivdən məsafəsi, |OB 1 | = f - obyektivdən obyektin təsvirinə qədər olan məsafə, |OF| = F lensin fokus uzunluğudur.
Şəkildən istifadə etməklə. 4, biz nazik lens düsturunu əldə edirik. AOB və A 1 OB 1 üçbucaqlarının oxşarlığından belə nəticə çıxır ki
(2)
COF və A 1 FB 1 üçbucaqlarının oxşarlığından belə çıxır ki
və |AB|-dan bəri = |CO|, onda
(4)
(2) və (3) düsturlarından belə nəticə çıxır
(5)
|OB1|= f, |OB|-dan bəri = d, |FB1| = f – F və |OF| = F, düstur (5) f/d = (f – F)/F formasını alır, haradandır
FF = df – dF (6)
Düsturun (6) müddətini dfF hasilinə bölmək, əldə edirik
(7)
harada
(8)
(1)-i nəzərə alaraq əldə edirik
(9)
(8) və (9) əlaqələri nazik birləşən lens düsturu adlanır.
Fərqli obyektivdə F<0, поэтому формула тонкой рассеивающей линзы имеет вид
(10)
7. Lensin optik gücünün onun səthlərinin əyriliyindən asılılığı
və qırılma əmsalı
Nazik linzanın fokus uzunluğu F və optik gücü D onun səthlərinin R 1 və R 2 əyrilik radiuslarından və ətraf mühitə nisbətən obyektiv maddənin nisbi sındırma indeksindən n 12 asılıdır. Bu asılılıq düsturla ifadə edilir
(11)
(12)
Əgər lens səthlərindən biri düzdürsə (bunun üçün R= ∞), onda (12) düsturunda müvafiq 1/R termini sıfıra bərabərdir. Səth konkavdırsa, ona uyğun gələn 1/R termini mənfi işarə ilə bu düsturla daxil olur.
m (12) düsturunun sağ tərəfinin işarəsi lensin optik xüsusiyyətlərini müəyyən edir. Müsbət olarsa, linza yaxınlaşır, mənfi olarsa, uzaqlaşır. Məsələn, havada bikonveks şüşə lens üçün (n 12 - 1) > 0 və
olanlar. düsturun (12) sağ tərəfi müsbətdir. Buna görə də, havada belə bir lens yaxınlaşır. Eyni lens optik sıxlığa malik şəffaf mühitə yerləşdirilirsə
şüşədən daha böyükdür (məsələn, karbon disulfiddə), o zaman səpilmə olacaq, çünki bu halda (n 12 - 1) var.<0 и, хотя
, düsturun/(17.44) sağ tərəfindəki işarə olacaq
mənfi.
8. Lensin xətti böyüdülməsi
Obyektivin yaratdığı təsvirin ölçüsü obyektin linzaya nisbətən yerindən asılı olaraq dəyişir. Şəklin ölçüsünün təsvir olunan obyektin ölçüsünə nisbəti xətti böyütmə adlanır və G ilə işarələnir.
h obyektinin ölçüsünü AB və H - A 1 B 2 ölçüsünü - onun şəklini işarə edək. Onda (2) düsturdan belə çıxır ki
(13)
10. Yaxınlaşan obyektivdə təsvirlərin qurulması
Obyektin obyektivdən d məsafəsindən asılı olaraq, bu obyektin təsvirinin qurulmasının altı fərqli halı ola bilər:
a) d =∞. Bu zaman obyektdən gələn işıq şüaları ya əsas, ya da bəzi ikinci dərəcəli optik oxa paralel olaraq linzaya düşür. Belə bir hal Şəkildə göstərilmişdir. 2, buradan görünə bilər ki, obyekt obyektivdən sonsuz şəkildə çıxarılırsa, obyektin təsviri nöqtə şəklində realdır, linzanın fokusundadır (əsas və ya ikinci dərəcəli);
b) 2F< d <∞. Предмет находится на конечном расстоянии от линзы большем, чем ее удвоенное фокусное расстояние (см. рис. 3). Изображение предмета действительное, перевернутое, уменьшенное находится между фокусом и точкой, отстоящей от линзы на двойное фокусное расстояние. Проверить правильность построения данного изображения можно
hesablama yolu ilə. d= 3F, h = 2 sm olsun.(8) düsturundan belə çıxır ki
(14)
f > 0 olduğundan görüntü realdır. O, lensin arxasında OB1=1,5F məsafədə yerləşir. Hər real görüntü tərsinə çevrilir. Formuladan
(13) bundan irəli gəlir
; H=1 sm
yəni şəkil azaldılır. Eynilə, düsturlar (8), (10) və (13) əsasında hesablamadan istifadə edərək, obyektivdə hər hansı bir təsvirin qurulmasının düzgünlüyünü yoxlamaq olar;
c) d=2F. Obyekt linzadan ikiqat fokus uzunluğundadır (şək. 5). Obyektin təsviri real, ters çevrilmiş, obyektə bərabər, obyektivin arxasında yerləşir
ondan iki dəfə fokus uzunluğu;
düyü. 5
d) F
düyü. 6
e) d= F. Obyekt linzanın fokusundadır (şək. 7). Bu halda obyektin təsviri mövcud deyildir (sonsuzluqdadır), çünki obyektin hər bir nöqtəsindən gələn şüalar linzada qırıldıqdan sonra paralel şüa ilə gedir;
düyü. 7
e) d
düyü. səkkiz
11. Uzaqlaşan obyektivdə təsvirlərin qurulması
Obyektivdən iki fərqli məsafədə olan obyektin təsvirini quraq (şək. 9). Şəkildən görünür ki, cismin ayrılan obyektivdən nə qədər uzaq olmasından asılı olmayaraq, cismin təsviri xəyali, birbaşa, kiçilmiş, linza ilə onun fokusunun arasında yerləşir.
təsvir olunan obyektdən.
düyü. 9
Yan oxlardan və fokus müstəvisindən istifadə edərək linzalarda təsvirlərin qurulması
(Əsas optik oxda yerləşən nöqtənin təsvirinin qurulması)
düyü. 10
Parlaq nöqtə S yaxınlaşan lensin əsas optik oxunda olsun (şək. 10). Onun S' təsvirinin harada əmələ gəldiyini tapmaq üçün biz S nöqtəsindən iki şüa çəkirik: əsas optik ox boyunca SO şüası (obyektivin optik mərkəzindən sınmadan keçir) və linzaya düşən SВ şüası. ixtiyari B nöqtəsi.
Lensin MM 1 fokus müstəvisini çəkək və SB şüasına paralel OF' yan oxunu çəkək (kesikli xəttlə göstərilmişdir). O, fokus müstəvisi ilə S' nöqtəsində kəsişir.
4-cü bənddə qeyd edildiyi kimi, şüa B nöqtəsində sındıqdan sonra bu F nöqtəsindən keçməlidir. Bu BF'S' şüası S işıqlı nöqtənin təsviri olan S' nöqtəsində SOS' şüası ilə kəsişir.
Ölçüsü obyektivdən böyük olan obyektin təsvirinin qurulması
AB obyekti linzadan sonlu məsafədə yerləşsin (şək. 11). Bu cismin təsvirinin haradan çıxacağını tapmaq üçün A nöqtəsindən iki şüa çəkək: linzanın optik mərkəzindən sınmadan keçən AOA 1 şüası və ixtiyari C nöqtəsində obyektivin üzərinə düşən AC şüası. lensin MM 1 fokus müstəvisini çəkin və AC şüasına paralel olan OF' yan oxunu çəkin (kesik xətt ilə göstərilmişdir). F' nöqtəsində fokus müstəvisi ilə kəsişir.
düyü. on bir
C nöqtəsində sınmış şüa bu F' nöqtəsindən keçəcək.Bu şüa CF'A 1 şüası AOA 1 şüası ilə A 1 nöqtəsində kəsişir, bu şüa A işıqlı nöqtəsinin şəklidir. A 1 B 1 şəklini almaq üçün AB obyektinin perpendikulyarını A 1 nöqtəsindən əsas optik oxa endiririk.
böyüdücü şüşə
Məlumdur ki, obyektin üzərindəki xırda detalları görmək üçün onlara böyük bucaqdan baxmaq lazımdır, lakin bu bucağın artması gözün akkomodativ imkanlarının həddi ilə məhdudlaşır. Optik cihazlardan (lupalar, mikroskoplar) istifadə etməklə baxış bucağını artırmaq (ən yaxşı görünüş d o məsafəsini saxlamaq) mümkündür.
Böyüdücü şüşə qısa fokuslu biconvex linza və ya tək birləşən linza kimi fəaliyyət göstərən linzalar sistemidir, adətən böyüdücü şüşənin fokus uzunluğu 10 sm-dən çox deyil).
düyü. 12
Böyüdücü şüşədəki şüaların yolu Şəkildə göstərilmişdir. 12. Böyüdücü şüşə gözə yaxın yerləşdirilir,
və baxılan obyekt AB \u003d A 1 B 1 böyüdücü şüşə ilə onun ön fokusu arasında, sonuncuya bir az daha yaxın yerləşdirilir. Obyektin kəskin görüntüsünü görmək üçün göz və obyekt arasında böyüdücü şüşənin yerini seçin. Bu A 2 B 2 təsviri xəyali, düz, böyüdülmüşdür və gözdən ən yaxşı görünüş |OB|=d o məsafəsində yerləşir.
Əncirdən göründüyü kimi. 12, böyüdücü şüşənin istifadəsi gözün obyektə baxdığı baxış bucağının artması ilə nəticələnir. Həqiqətən də, obyekt AB vəziyyətində olanda və adi gözlə baxılanda baxış bucağı φ 1 idi. Obyekt fokusla böyüdücü şüşənin optik mərkəzi arasında A 1 B 1 vəziyyətində yerləşdirildi və baxış bucağı φ 2 oldu. φ 2 > φ 1 olduğundan bu
o deməkdir ki, böyüdücü şüşə ilə obyektdə adi gözlə olduğundan daha incə detalları görə bilərsiniz.
Əncirdən. 12 də böyüdücü şüşənin xətti böyüdülməsini göstərir
|OB 2 |=d o , və |OB|≈F (böyüdücü şüşənin fokus məsafəsi) olduğundan, onda
G \u003d d haqqında / F,
buna görə də lupa tərəfindən verilən böyütmə ən yaxşı görünüşün məsafəsinin lupanın fokus məsafəsinə nisbətinə bərabərdir.
Mikroskop
Mikroskop çox kiçik cisimləri (çılpaq gözlə görünməyənlər də daxil olmaqla) geniş baxış bucağından araşdırmaq üçün istifadə edilən optik alətdir.
Mikroskop iki yaxınlaşan linzadan ibarətdir - qısa fokuslu linza və uzun fokuslu okulyar, aralarındakı məsafə dəyişdirilə bilər. Beləliklə, F 1<
Mikroskopdakı şüaların yolu Şəkildə göstərilmişdir. 13. Lens AB obyektinin real, tərs, böyüdülmüş A 1 B 2 aralıq təsvirini yaradır.
düyü. on üç
282.
Xətti böyütmə
Mikrometrin köməyi ilə
vida, okulyar yerləşdirilir
lensə gəldikdə
belə ki, o, aralıqdır
dəqiq şəkil A \ B \ göz -
ön fokus arasında sıxışdı
som RF və optik mərkəz
Göz qapağı. Sonra göz qapağı
böyüdücü şüşəyə çevrilir və xəyali yaradır
mənimki, birbaşa (nisbi
orta) və artmışdır
Mövzunun LHF şəkli av.
Onun mövqeyini tapmaq olar
fokusun xüsusiyyətlərindən istifadə etməklə
müstəvi və yan oxlar (ox
O ^ P ' lu- ilə paralel olaraq həyata keçirilir.
chu 1 və oxu OchR "- paralel-
lakin şüa 2). Göründüyü kimi
düyü. 282, mikro istifadə
osprey əhəmiyyətli dərəcədə gətirib çıxarır
baxış bucağını artırmaq,
göz altından baxılır
obyekt var (fa ^> fO, hansı
təfərrüatları görmək istəyir, vi-
çılpaq gözlə görünən.
mikroskop
\AM 1L2J2 I|d||
G=
\AB\ |L,5,| \AB\
\A^Vch\/\A\B\\== Gok okayarın xətti böyüdülməsi və
\A\B\\/\AB\== Gob - lensin xətti böyüdülməsi, sonra xətti
mikroskopun böyüdülməsi
(17.62)
G == Qob Gök.
Əncirdən. 282 bunu göstərir
» |L1Y,1 |0,R||
\ AB \ 150.1 '
burada 10.5, | = |0/7, | +1/^21+1ad1.
6 lensin arxa fokusu arasındakı məsafəni ifadə edək
və göz qapağının ön fokusu, yəni 6 = \P\P'r\. 6-dan ^> \OP\\
və 6 » \P2B\, sonra |0|5|1 ^ 6. |05|| ^ Rob, alırıq
b
Rob
(17.63)
Okayarın xətti böyüdülməsi eyni düsturla müəyyən edilir
(17.61), böyüdücü şüşənin böyüdülməsi, yəni.
384
Gök=
a"
Gok
(17.64)
(17.65)
(17.63) və (17.64) düsturunu (17.62) düsturla əvəz edərək, əldə edirik.
bio
G==
/^rev/m
Formula (17.65) mikroskopun xətti böyüdülməsini təyin edir.
Elə cisimlər var ki, onların üzərinə düşən elektromaqnit şüalanma axınının sıxlığını dəyişməyə, yəni ya onu bir nöqtədə toplayaraq artıra, ya da səpələyərək azaltmağa qadirdir. Bu obyektlərə fizikada linzalar deyilir. Bu sualı daha ətraflı nəzərdən keçirək.
Fizikada linzalar nədir?
Bu anlayış elektromaqnit şüalanmasının yayılma istiqamətini dəyişdirməyə qadir olan tamamilə hər hansı bir obyekt deməkdir. Bu, optik eynəkləri, maqnit və qravitasiya linzalarını ehtiva edən fizikada linzaların ümumi tərifidir.
Bu yazıda əsas diqqət şəffaf materialdan hazırlanmış və iki səthlə məhdudlaşan obyektlər olan optik eynəklərə veriləcəkdir. Bu səthlərdən biri mütləq əyriliyə malik olmalıdır (yəni sonlu radiuslu sferanın bir hissəsi olmalıdır), əks halda cisim işıq şüalarının yayılma istiqamətini dəyişmək xüsusiyyətinə malik olmayacaq.
Lens prinsipi
Bu sadə optik obyektin mahiyyəti günəş işığının sınması hadisəsidir. 17-ci əsrin əvvəllərində məşhur holland fiziki və astronomu Willebrord Snell van Rooyen hazırda onun soyadını daşıyan refraksiya qanununu nəşr etdi. Bu qanunun tərtibi belədir: günəş işığı iki optik şəffaf mühitin interfeysindən keçdikdə, şüa ilə səthin normalı arasındakı sinusun məhsulu və onun yayıldığı mühitin sınma əmsalı sabitdir. dəyər.
Yuxarıdakıları aydınlaşdırmaq üçün bir misal verək: normal səthlə şüa arasındakı bucaq θ 1-ə bərabər olduğu halda işıq suyun səthinə düşsün. Sonra, işıq şüası sınır və suda artıq səthin normalına θ 2 bucaq altında yayılmasına başlayır. Snell qanununa görə alırıq: sin(θ 1) * n 1 \u003d sin (θ 2) * n 2, burada n 1 və n 2 müvafiq olaraq hava və su üçün sındırma göstəriciləridir. Kırılma əmsalı nədir? Bu, elektromaqnit dalğalarının vakuumda yayılma sürətinin optik şəffaf mühitin sürətindən neçə dəfə böyük olduğunu göstərən dəyərdir, yəni n = c/v, burada c və v vakuumda və mühitdə işığın sürətidir. , müvafiq olaraq.
Kırılmanın meydana gəlməsinin fizikası Fermat prinsipinin həyata keçirilməsində yatır, buna görə işığın kosmosda bir nöqtədən digərinə olan məsafəni ən qısa müddətdə qət edəcəyi şəkildə hərəkət edir.
Fizikada optik lensin növü yalnız onu meydana gətirən səthlərin forması ilə müəyyən edilir. Onlara düşən şüanın sınma istiqaməti bu formadan asılıdır. Beləliklə, əgər səthin əyriliyi müsbətdirsə (konveks), o zaman lensdən çıxanda işıq şüası optik oxuna daha yaxın yayılacaq (aşağıya bax). Əksinə, səthin əyriliyi mənfi (konkav) olarsa, optik şüşədən keçərək, şüa mərkəzi oxundan uzaqlaşacaqdır.
Yenə qeyd edirik ki, hər hansı əyriliyin səthi şüaları eyni şəkildə (Stella qanununa görə) sındırır, lakin onların normalları optik oxa nisbətən fərqli bir mailliyə malikdir və nəticədə sınmış şüanın fərqli davranışı yaranır.
İki qabarıq səthlə məhdudlaşan linzaya yaxınlaşan lens deyilir. Öz növbəsində, əgər mənfi əyriliyə malik iki səthdən əmələ gəlirsə, o zaman səpilmə adlanır. Bütün digər görünüşlər göstərilən səthlərin birləşməsi ilə əlaqələndirilir, onlara bir təyyarə də əlavə olunur. Birləşdirilmiş lensin hansı xüsusiyyəti (diffuz və ya yaxınlaşma) onun səthlərinin radiuslarının ümumi əyriliyindən asılıdır.
Lens elementləri və şüa xassələri
Təsvir fizikasında linzalarda qurmaq üçün bu obyektin elementləri ilə tanış olmaq lazımdır. Onlar aşağıda verilmişdir:
- Əsas optik ox və mərkəz. Birinci halda, onlar lensin optik mərkəzindən perpendikulyar keçən düz bir xətt deməkdir. Sonuncu, öz növbəsində, linzanın içərisində olan bir nöqtədir, oradan keçən şüa refraksiyaya məruz qalmaz.
- Fokus uzunluğu və fokus - mərkəzlə optik oxda bir nöqtə arasındakı məsafə, bu oxa paralel olaraq linzaya düşən bütün şüalar toplanır. Bu tərif optik eynəklərin toplanması üçün doğrudur. Divergent linzalar vəziyyətində, bir nöqtəyə yaxınlaşan şüaların özləri deyil, onların xəyali davamıdır. Bu nöqtə əsas diqqət mərkəzi adlanır.
- optik güc. Bu, fokus uzunluğunun qarşılıqlı adıdır, yəni D \u003d 1 / f. Diopterlərlə (diopterlər), yəni 1 diopterlə ölçülür. = 1 m -1.
Lensdən keçən şüaların əsas xüsusiyyətləri aşağıdakılardır:
- optik mərkəzdən keçən şüa onun hərəkət istiqamətini dəyişmir;
- əsas optik oxa paralel düşən şüalar öz istiqamətini elə dəyişir ki, onlar əsas fokusdan keçsinlər;
- optik şüşəyə istənilən bucaq altında düşən, lakin onun fokusundan keçən şüalar yayılma istiqamətini elə dəyişirlər ki, onlar əsas optik oxa paralel olurlar.
Fizikada nazik linzalar üçün şüaların yuxarıda qeyd olunan xassələrindən (onlar belə adlanır, çünki onların hansı sferalardan əmələ gəlməsinin və nə qədər qalın olmasının əhəmiyyəti yoxdur, yalnız obyektin optik xüsusiyyətləri vacibdir) onlarda təsvirlərin qurulması üçün istifadə olunur.
Optik eynəklərdə şəkillər: necə qurulacaq?
Aşağıdakı şəkildə obyektin qabarıq və konkav linzalarında (qırmızı ox) onun mövqeyindən asılı olaraq təsvirlərin qurulması sxemləri ətraflı şəkildə göstərilir.
Şəkildəki dövrələrin təhlilindən mühüm nəticələr çıxır:
- İstənilən təsvir yalnız 2 şüa üzərində qurulur (mərkəzdən keçən və əsas optik oxa paralel).
- Birləşən linzalar (uclarında xaricə baxan oxlarla işarələnmiş) həm böyüdülmüş, həm də kiçildilmiş görüntü verə bilər ki, bu da öz növbəsində real (real) və ya xəyali ola bilər.
- Əgər obyekt fokusdadırsa, o zaman obyektiv öz şəklini yaratmır (şəkildə soldakı aşağı diaqrama baxın).
- Səpələnən optik eynəklər (uçlarında içəriyə doğru yönəldilmiş oxlarla işarələnir) obyektin mövqeyindən asılı olmayaraq həmişə azaldılmış və xəyali təsvir verir.
Şəkilə qədər olan məsafənin tapılması
Təsvirin hansı məsafədə görünəcəyini müəyyən etmək üçün cismin özünün mövqeyini bilmək üçün fizikada obyektiv düsturunu veririk: 1/f = 1/do + 1/di, burada do və di obyektə olan məsafədir və onun optik mərkəzdən təsviri, müvafiq olaraq, f əsas diqqət mərkəzindədir. Əgər toplayıcı optik şüşədən danışırıqsa, onda f rəqəmi müsbət olacaq. Əksinə, fərqli bir lens üçün f mənfidir.
Gəlin bu düsturdan istifadə edək və sadə məsələni həll edək: obyekt toplayıcı optik şüşənin mərkəzindən d o = 2*f məsafədə olsun. Onun obrazı harada görünəcək?
Məsələnin şərtindən əldə edirik: 1/f = 1/(2*f)+1/d i . Kimdən: 1/d i = 1/f - 1/(2*f) = 1/(2*f), yəni d i = 2*f. Beləliklə, görüntü lensdən iki fokus məsafəsində görünəcək, lakin obyektin özündən başqa tərəfdə (bu, d i dəyərinin müsbət işarəsi ilə göstərilir).
Qısa hekayə
“Lens” sözünün etimologiyasını vermək maraqlıdır. O, latın dilində "mərcimək" mənasını verən lens və lentis sözlərindəndir, çünki öz formasına görə optik obyektlər həqiqətən bu bitkinin meyvəsinə bənzəyir.
Sferik şəffaf cisimlərin sındırma qabiliyyəti qədim romalılara məlum idi. Bunun üçün su ilə doldurulmuş dairəvi şüşə qablardan istifadə edirdilər. Şüşə linzaların özləri yalnız 13-cü əsrdə Avropada hazırlanmağa başladı. Onlar oxu aləti (müasir eynək və ya böyüdücü şüşə) kimi istifadə olunurdu.
Teleskopların və mikroskopların istehsalında optik obyektlərin aktiv istifadəsi 17-ci əsrə aiddir (bu əsrin əvvəllərində Qalileo ilk teleskopu icad etmişdir). Qeyd edək ki, Stellanın refraksiya qanununun riyazi tərtibatı, bilmədən arzu olunan xüsusiyyətlərə malik linzalar istehsal etmək mümkün deyil, eyni 17-ci əsrin əvvəllərində holland alimi tərəfindən nəşr edilmişdir.
Digər növ linzalar
Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, optik refraktiv obyektlərlə yanaşı, maqnit və cazibə qüvvəsi də var. Birincisinə misal olaraq elektron mikroskopdakı maqnit linzaları, sonuncunun parlaq nümunəsi kütləvi kosmik cisimlərin (ulduzların, planetlərin) yaxınlığından keçən işıq axınının istiqamətinin təhrif edilməsidir.
İşığın sınmasının ən mühüm tətbiqi adətən şüşədən hazırlanan linzaların istifadəsidir. Şəkildə müxtəlif linzaların kəsişmələrini görürsünüz. Lens sferik və ya düz sferik səthlərlə məhdudlaşan şəffaf cisim adlanır. Ortası kənarlarından daha incə olan hər hansı bir linza vakuumda və ya qazda, fərqli lens.Əksinə, ortada kənarlardan daha qalın olan hər hansı bir lens konversion lens.
Aydınlaşdırma üçün təsvirlərə baxın. Solda, yaxınlaşan lensin əsas optik oxuna paralel gedən şüaların "birləşdikdən" sonra F nöqtəsindən keçdiyi göstərilir - etibarlıdır əsas diqqət konversion lens. Sağda, işıq şüalarının fərqli bir lensdən keçməsi onun əsas optik oxuna paralel olaraq göstərilir. Lensdən sonrakı şüalar "diverge" və F nöqtəsindən gələn kimi görünür xəyali əsas diqqət fərqli lens. O, gerçək deyil, xəyalidir, çünki işıq şüaları oradan keçmir: orada yalnız onların xəyali (xəyali) uzantıları kəsişir.
Məktəb fizikasında yalnız sözdə nazik linzalar, ki, onların "bölmə" simmetriyasından asılı olmayaraq, həmişə var lensdən bərabər məsafədə yerləşən iki əsas fokus.Şüalar əsas optik oxa bir açı ilə yönəldilirsə, onda birləşən və / və ya ayrılan lensdə bir çox başqa fokuslar tapacağıq. Bunlar, yan hiylələr, əsas optik oxdan uzaqda, lakin yenə də linzadan bərabər məsafədə cüt-cüt yerləşəcək.
Lens təkcə şüaları toplaya və ya səpə bilməz. Linzalardan istifadə edərək obyektlərin böyüdülmüş və kiçildilmiş şəkillərini əldə edə bilərsiniz. Məsələn, birləşən lens sayəsində ekranda qızıl heykəlciyin böyüdülmüş və ters çevrilmiş təsviri əldə edilir (şəklə bax).
Təcrübələr göstərir: fərqli bir şəkil görünür, obyekt, obyektiv və ekran bir-birindən müəyyən məsafədə yerləşirsə. Onlardan asılı olaraq təsvirlər tərs və ya düz, böyüdülmüş və ya kiçildilmiş, real və ya xəyali ola bilər.
Cisimdən linzaya olan məsafə d onun fokus uzunluğundan F-dən böyük, lakin ikiqat fokus uzunluğu 2F-dən az olduqda vəziyyət cədvəlin ikinci sətirində təsvir edilmişdir. Biz heykəlciklə məhz bunu müşahidə edirik: onun təsviri real, tərs və böyüdülmüşdür.
Şəkil realdırsa, onu ekrana proyeksiya etmək olar. Bu halda, şəkil ekranın göründüyü otaqda istənilən yerdən görünəcək. Şəkil xəyalidirsə, o zaman ekrana proyeksiya edilə bilməz, ancaq obyektivlə bağlı müəyyən bir şəkildə yerləşdirərək gözlə görünə bilər ("onun içinə" baxmaq lazımdır).
Təcrübələr bunu göstərir fərqli linzalar azaldılmış birbaşa virtual görüntü verir obyektdən lensə qədər istənilən məsafədə.
Bu dərsdə biz bircins şəffaf mühitlərdə işıq şüalarının yayılmasının xüsusiyyətlərini, həmçinin artıq bildiyiniz iki homogen şəffaf mühitin işıq ayrılması arasındakı sərhədi keçərkən şüaların davranışını təkrarlayacağıq. Artıq əldə edilmiş biliklərə əsaslanaraq, işıq saçan və ya işığı udan obyekt haqqında hansı faydalı məlumatları əldə edə biləcəyimizi anlaya biləcəyik.
Həmçinin, bizə artıq tanış olan işığın sınması və əks olunması qanunlarını tətbiq edərək, həndəsi optikanın əsas problemlərini necə həll edəcəyimizi öyrənəcəyik, məqsədi sözügedən cismin səthə düşən şüalardan əmələ gələn təsvirini yaratmaqdır. insan gözü.
Əsas optik cihazlardan biri - lens - və nazik lensin düsturları ilə tanış olaq.
2. “QSC “Opto-Texnoloji Laboratoriya”” internet portalı ()
3. "GEOMETRIC OPTICS" internet portalı ()
Ev tapşırığı
1. Şaquli ekranda obyektivdən istifadə edərək, ampulün real görüntüsü alınır. Lensin yuxarı yarısı bağlansa, şəkil necə dəyişəcək?
2. Aşağıdakı hallarda birləşən linzanın qarşısına qoyulmuş obyektin təsvirini qurun: 1. ; 2.; 3.; 4..