Biconvex linzalar hansı vəziyyətdə kömək edir? Gözün optik sistemi

Bir mərcimək taxılına bənzər adi böyüdücü şüşəni kim bilmir. Əgər belə bir şüşə - buna bikonveks linza da deyilir - obyektlə göz arasında yerləşdirilirsə, o zaman obyektin təsviri müşahidəçiyə bir neçə dəfə böyüdülmüş kimi görünür.

Belə bir artımın sirri nədir? Obyektlərə bikonveks obyektivdən baxdıqda bizə həqiqi ölçülərindən daha böyük görünməsini necə izah etmək olar?

Bu fenomenin səbəbini yaxşı başa düşmək üçün işıq şüalarının necə yayıldığını xatırlamalıyıq.

Gündəlik müşahidələr bizi işığın düz bir xəttdə yayıldığına inandırır. Məsələn, bəzən buludlarla gizlənən günəşin onları birbaşa, aydın görünən şüa şüaları ilə deşdiyini xatırlayın.

Bəs işıq şüaları həmişə düzdürmü? Belə çıxır ki, həmişə deyil.

Məsələn, belə bir təcrübə edin.

Otağınızın pəncərəsini sıx örtən panjurda Şek. 6< прямолинейный

Kiçik çuxur. Bir işıq şüası, bir işıq şüası, başqasına vurur -

Bu çuxurdan keçərək, “Mən ətraf mühitdən keçirəm - Suya, DƏN -

Qaranlıq bir otaqda "birbaşa" çəkir - istiqamətini dəyişir,

G "və 1 qırılır,

Xətti iz. Ancaq qoyun

Şüanın su qabına gedən yolu və görürsən ki, suya dəyən şüa öz istiqamətini dəyişəcək və ya necə deyərlər, “sınacaq” (şək. 6).

Beləliklə, işıq şüalarının başqa mühitə daxil olması zamanı onların sınması müşahidə oluna bilər. Beləliklə, şüalar havada olduğu müddətcə düzxətlidir. Lakin onların yolunda su kimi başqa bir mühitlə qarşılaşan kimi işıq sınır.

Bu, bir işıq şüasının biconvex böyüdücü şüşədən keçdiyi halda yaşadığı eyni refraksiyadır. Bu vəziyyətdə lens işıq şüalarını toplayır
dar uclu şüaya (yeri gəlmişkən, bu, işıq şüalarını dar bir şüaya toplayan böyüdücü şüşənin köməyi ilə günəşdə siqaret, kağız və s. yandıra biləcəyinizi izah edir).

Bəs niyə obyektiv obyektin təsvirini böyüdür?

Bunun səbəbi budur. Ağacın yarpağı kimi bir obyektə çılpaq gözlə baxın. İşıq şüaları yarpaqdan sıçrayaraq gözünüzdə birləşir. İndi göz və yarpaq arasına biconvex lens qoyun. Lensdən keçən işıq şüaları sınacaq (şək. 7). Ancaq insan gözünə qırıq görünmürlər. Müşahidəçi hələ də işıq şüalarının düzlüyünü hiss edir. Görünür, onları obyektivdən kənarda daha da davam etdirir (Şəkil 7-də nöqtəli xətlərə baxın) və bikonveks lens vasitəsilə müşahidə olunan obyekt müşahidəçiyə böyüdülmüş görünür!

Yaxşı, işıq şüaları müşahidəçinin gözünə düşmək əvəzinə davam edərsə nə olar

Daha uzağa? Lensin fokusu adlanan bir nöqtəni keçdikdən sonra şüalar yenidən ayrılacaq. Onların yoluna bir güzgü qoysaq, onda eyni vərəqin böyüdülmüş şəklini görərik (şək. 8). Bununla belə, o, tərsinə çevrilmiş formada özünü bizə təqdim edəcək. Və bu olduqca başa düşüləndir. Axı, linzanın fokusunda kəsişdikdən sonra işıq şüaları eyni düzxətli istiqamətdə daha da irəliləyir. yeste

Aydındır ki, bu zaman vərəqin yuxarı hissəsindən gələn şüalar aşağıya doğru yönəldilir, onun əsasından gələn şüalar isə aynanın yuxarı hissəsində əks olunur.

Bikonveks lensin bu xüsusiyyəti - işıq şüalarını bir nöqtədə toplamaq qabiliyyəti - foto aparatında istifadə olunur.

Kodifikator mövzularından istifadə edin: linzalar

İşığın sınması müxtəlif optik alətlərdə: kameralarda, durbinlərdə, teleskoplarda, mikroskoplarda geniş istifadə olunur. . . Belə cihazların əvəzsiz və ən vacib hissəsi obyektivdir.

Lens - bu, hər iki tərəfdən iki sferik (və ya bir sferik və bir düz) səthlə məhdudlaşan, optik cəhətdən şəffaf homojen bir cisimdir.

Linzalar adətən şüşədən və ya xüsusi şəffaf plastikdən hazırlanır. Lensin materialı haqqında danışarkən, biz onu şüşə adlandıracağıq - bu, xüsusi rol oynamır.

Biconvex lens.

Əvvəlcə hər iki tərəfdən iki qabarıq sferik səthlə məhdudlaşan lensi nəzərdən keçirək (şək. 1). Belə bir lens deyilir bikonveks. İndi bizim vəzifəmiz bu lensdə şüaların gedişini anlamaqdır.

Ən asan yol bir şüanın keçməsidir əsas optik ox- lensin simmetriya oxları. Əncirdə. 1 bu şüa nöqtəni tərk edir. Əsas optik ox hər iki sferik səthə perpendikulyardır, ona görə də bu şüa linzadan sınmadan keçir.

İndi əsas optik oxa paralel gedən bir şüa götürək. Düşmə nöqtəsində
linzaya gələn şüa lensin səthinə normal çəkilir; şüa havadan optik cəhətdən daha sıx şüşəyə keçdikcə sınma bucağı düşmə bucağından az olur. Nəticədə, sınmış şüa əsas optik oxa yaxınlaşır.

Şüanın lensdən çıxdığı nöqtədə də normal çəkilir. Şüa optik olaraq daha az sıx havaya keçir, buna görə də qırılma bucağı düşmə bucağından daha böyükdür; Ray
yenidən əsas optik oxa doğru sınır və onu nöqtədə kəsir.

Beləliklə, əsas optik oxa paralel olan hər hansı bir şüa, linzada refraksiyadan sonra əsas optik oxa yaxınlaşır və onu keçir. Əncirdə. 2 refraksiya nümunəsinin kifayət qədər olduğunu göstərir genişəsas optik oxa paralel işıq şüası.

Gördüyünüz kimi, geniş bir işıq şüası diqqət mərkəzində deyil obyektiv: əsas optik oxdan nə qədər uzaqda olan şüa, linzaya bir o qədər yaxın olarsa, refraksiyadan sonra əsas optik oxu keçir. Bu fenomen deyilir sferik aberasiya və linzaların çatışmazlıqlarına istinad edir - axı mən yenə də lensin paralel şüa şüasını bir nöqtəyə qədər azaltmasını istərdim.

Çox məqbul bir fokus istifadə edərək əldə edilə bilər darəsas optik oxun yaxınlığından keçən işıq şüası. Sonra sferik aberrasiya demək olar ki, hiss olunmur - şək. 3 .

Əsas optik oxa paralel olan dar bir şüanın lensdən keçdikdən sonra təxminən bir nöqtədə toplandığı aydın görünür. Bu səbəbdən obyektivimiz adlanır toplamaq.

Nöqtə lensin fokusu adlanır. Ümumiyyətlə, lensin əsas optik oxda linzanın sağında və solunda yerləşən iki fokusu var. Fokuslardan lensə qədər olan məsafələr mütləq bir-birinə bərabər deyil, lakin biz həmişə fokusların lensə nisbətən simmetrik yerləşdiyi vəziyyətlərlə məşğul olacağıq.

Biconcave lens.

İndi iki ilə məhdudlaşan tamamilə fərqli bir lensi nəzərdən keçirəcəyik konkav sferik səthlər (şək. 4). Belə bir lens deyilir bikonkav. Yuxarıda olduğu kimi, refraksiya qanununu rəhbər tutaraq iki şüanın gedişatını izləyəcəyik.

Nöqtədən çıxan və əsas optik ox boyunca gedən şüa sınmır - axırda lensin simmetriya oxu olan əsas optik ox hər iki sferik səthə perpendikulyardır.

Əsas optik oxa paralel şüa, birinci sınmadan sonra ondan uzaqlaşmağa başlayır (havadan şüşəyə keçərkən), ikinci sınmadan sonra isə əsas optik oxdan daha da uzaqlaşır (burdan keçən zamandan bəri) şüşə havaya).

Bikonkav lens paralel işıq şüasını divergent şüaya çevirir (şək. 5) və buna görə də adlanır. səpilmə.

Burada sferik aberrasiya da müşahidə olunur: ayrılan şüaların davamları bir nöqtədə kəsişmir. Görürük ki, gələn şüa əsas optik oxdan nə qədər uzaq olarsa, sınmış şüanın davamı linzaya bir o qədər yaxındır, əsas optik oxu keçir.

Biconvex lens vəziyyətində olduğu kimi, dar paraxial şüa üçün sferik aberrasiya demək olar ki, hiss olunmayacaqdır (Şəkil 6). Lensdən ayrılan şüaların davamları təxminən bir nöqtədə - nöqtədə kəsişir diqqət linzalar.

Belə bir fərqli şüa gözümüzə daxil olarsa, o zaman lensin arxasında parlaq bir nöqtə görəcəyik! Niyə? Görünüşün düz güzgüdə necə göründüyünü xatırlayın: beynimiz bir-birindən ayrılan şüaları kəsişənə qədər davam etdirmək və kəsişmədə işıq saçan bir cismin illüziyasını yaratmaq qabiliyyətinə malikdir (sözdə xəyali görüntü). Obyektivin fokusunda yerləşən elə virtual görüntüdür ki, biz bu halda görəcəyik.

Birləşən və ayrılan linzaların növləri.

Biz iki linza nəzərdən keçirdik: birləşən biconvex lens və fərqli olan ikikonkav lens. Birləşən və ayrılan linzaların başqa nümunələri də var.

Birləşən linzaların tam dəsti Şəkildə göstərilmişdir. 7.

Bildiyimiz biconvex lensə əlavə olaraq, burada: plano qabarıq səthlərdən birinin düz olduğu linza və konkav-qabarıq konkav və qabarıq sərhəd səthlərini birləşdirən lens. Qeyd edək ki, konkav qabarıq lensdə qabarıq səth daha çox əyri olur (onun əyrilik radiusu daha kiçikdir); buna görə də qabarıq sındırma səthinin yaxınlaşma təsiri konkav səthin səpilmə təsirindən üstündür və linza bütövlükdə yaxınlaşır.

Bütün mümkün diffuz linzalar Şəkildə göstərilmişdir. səkkiz .

Biconcave lens ilə yanaşı, biz görürük plano-konkav(səthlərindən biri düz olan) və qabarıq-konkav obyektiv. Qabarıq-konkav lensin qabarıq səthi daha əyri olur, ona görə də qabarıq sərhədin səpilmə effekti qabarıq sərhədin yaxınlaşma effektindən üstün olur və bütövlükdə linza divergentdir.

Hesab etmədiyimiz linzalarda şüaların yolunu özünüz qurmağa çalışın və onların həqiqətən birləşdiyinə və ya yayıldığına əmin olun. Bu əla məşqdir və burada mürəkkəb bir şey yoxdur - yuxarıda etdiyimiz eyni konstruksiyalar!

Dərsin Məqsədləri: gözün quruluşu və gözün optik sisteminin mexanizmləri haqqında təsəvvürlərin formalaşması; gözün optik sisteminin quruluşunun şərtiliyinin fizika qanunları ilə aydınlaşdırılması; tədqiq olunan hadisələri təhlil etmək bacarığını inkişaf etdirmək; öz sağlamlığına və başqalarının sağlamlığına qayğıkeş münasibət inkişaf etdirmək.

Avadanlıq: cədvəl "Görmə orqanı", "İnsan gözü" modeli; işıq toplayan linza, böyük əyrilikli linza, kiçik əyrilikli linza, işıq mənbəyi, tapşırıq kartları; tələbələrin masalarında: işıq toplayan linza, işıq yayan linza, yuvası olan ekran, işıq mənbəyi, ekran.

DƏRSLƏR zamanı

Biologiya müəllimi. Bir insanın ətraf aləmdə oriyentasiya sistemi var - yalnız naviqasiya etməyə deyil, həm də dəyişən ətraf mühit şəraitinə uyğunlaşmağa kömək edən bir sensor sistemi. Əvvəlki dərsdə siz görmə orqanının quruluşu ilə tanış olmağa başladınız. Gəlin bu şeyə nəzər salaq. Bunun üçün kartdakı tapşırığı yerinə yetirməli və suallara cavab verməlisiniz.

Sualları nəzərdən keçirin

Niyə insana görmə lazımdır?
Bu funksiyanı hansı orqan yerinə yetirir?
- Göz harada yerləşir?
Gözün membranlarını və onların funksiyalarını adlandırın.
Gözü zədədən qoruyan hissələri adlandırın.

Lövhədə “Görmə orqanı” masası, müəllim masasında “İnsan gözü” maketi var. Biologiya müəllimi şagirdlərin cavabları olan kartları topladıqdan sonra onların tamamlanmasını yoxlayır, şagirdlərlə birlikdə maket və plakatda gözün hissələrini adlandırıb göstərir.

Şagirdlərə ikinci kart verilir.

Biologiya müəllimi. Gözün anatomik quruluşu haqqında biliklərə əsaslanaraq, gözün hansı hissələrinin optik funksiyanı yerinə yetirə biləcəyini adlandırın.

(Şagirdlər gözün modelinə istinad edərək belə qənaətə gəlirlər ki, gözün optik sistemi buynuz qişa, linza, şüşəvari gövdə və tor qişadan ibarətdir.)

Fizika müəllimi. Hansı optik cihaz sizə lensi xatırladır?

Tələbələr. Biconvex lens.

Fizika müəllimi. Hansı növ linzaları hələ də bilirsiniz və onların xüsusiyyətləri nədir?

Tələbələr. Biconvex lens yaxınlaşan bir lensdir, yəni. Lensdən keçən şüalar fokus adlanan bir nöqtədə birləşir. Biconcave lens ayrılan bir lensdir, lensdən keçən şüalar elə səpələnir ki, şüaların davamı xəyali bir fokusda toplanır.

(Fizika müəllimi rəsm çəkir(düyü. bir) lövhədə, şagirdlər isə dəftərdə toplayıcı və səpələyici linzada şüaların yolu.)

düyü. 1. Yaxınlaşan və ayrılan linzalarda şüa yolu (F - fokus)

Fizika müəllimi. Cisim yaxınlaşan lensin fokus uzunluğundan iki dəfə çox olarsa, şəkil necə görünəcək?

(Şagirdlər bu halda dəftərlərində şüaların yolunu çəkirlər (şək. 2) və təsvirin kiçildilmiş, real, tərs olmasına əmin olurlar..)

düyü. 2. Birləşən obyektivdə təsvirin qurulması

Frontal təcrübə

Hər bir masada tələbələrin birləşən və divergent lensi, cərəyan mənbəyi, stenddə elektrik lampası, G hərfi şəklində yuvası olan ekran və ekran var.

Fizika müəllimi tələbələri biconvex seçməyə dəvət edir, yəni. yaxınlaşan linza və eksperimental olaraq birləşən lensin tərs bir şəkil verdiyini yoxlayın. Şagirdlər quraşdırmanı yığırlar (şəkil 3) və linzaları ekrana nisbətən hərəkət etdirərək tərs çevrilmiş G hərfinin aydın təsvirinə nail olurlar.

(Tələbələr təcrübə ilə əmin olurlar ki, görüntü real tərsinə çevrilir və ekranda yalnız linzaya nisbətən ekranın müəyyən bir yerində aydın şəkildə əldə edilir..)

düyü. 3. Birləşən lensdə şüaların yolunu nümayiş etdirmək üçün quraşdırma sxemi

Biologiya müəllimi. Lens, buynuz qişa və şüşəvari bədən birləşən linzalar olduğundan, gözün optik sistemi tərs azaldılmış görüntü verir və biz dünyanı alt-üst görməliyik. Hər şeyi alt-üst görməyə nə imkan verir?

Tələbələr. Obyektlərin normal və tərs olmayan görmə qabiliyyəti, vizual analizatorun kortikal hissəsində onların təkrar "dönməsi" ilə əlaqədardır.

Biologiya müəllimi. Biz obyektləri müxtəlif məsafələrdə yaxşı görürük. Bu, linzaya bağlanan və büzülərək onun əyriliyini tənzimləyən əzələlərə bağlıdır.

Fizika müəllimi. Lensin xüsusiyyətlərinin əyriliyindən asılı olaraq necə dəyişdiyini eksperimental olaraq nəzərdən keçirək. Eğrilik radiusu nə qədər kiçik olsa, fokus uzunluğu da bir o qədər kiçikdir - belə linzalar qısa fokuslu linzalar, kiçik əyrilikli linzalar adlanır, yəni. böyük əyrilik radiusu ilə uzun fokus adlanır (şəkil 4).

düyü. 4. Lensin əyriliyindən asılı olaraq xüsusiyyətlərinin dəyişdirilməsi

Biologiya müəllimi. Yaxınlıqdakı obyektlərə baxarkən, linza azaldılmış əyrilik radiusuna malikdir və qısa fokus lensi kimi çıxış edir. Uzaqdakı obyektlərə baxarkən, lens artan əyrilik radiusuna malikdir və telefoto obyektiv kimi çıxış edir. Hər iki halda bu, təsvirin həmişə retinaya fokuslanmasını təmin etmək üçün lazımdır. Lensin əyriliyinin dəyişməsi səbəbindən müxtəlif məsafələrdə olan obyektləri aydın görmək qabiliyyəti akkomodasiya adlanır (tələbələr tərifi notebookda yazır).

Gözün strukturunda və ya lensin işində sapmalar var.

Miyopi ilə, lensin həddindən artıq əyriliyi və ya gözün oxunun uzanması səbəbindən görüntü retinanın önünə yönəldilir. Uzaqgörmə ilə, lensin qeyri-kafi əyriliyi və ya gözün qısaldılmış oxu səbəbiylə görüntü retinanın arxasına fokuslanır.

Fizika müəllimi. Uzaqgörməni düzəltmək üçün hansı linzalar və uzaqgörməni düzəltmək üçün hansı linzalar lazımdır?

Tələbələr. Uzaqgörənlik uzaqlaşan linzadır, uzaqgörənlik birləşən obyektivdir.

(Fizika müəllimi təcrübə nümayiş etdirməklə tələbələrin gəldiyi nəticələrin doğruluğunu eksperimental şəkildə sübut edir..)

Biologiya müəllimi.İnsan gözünün optik sisteminin işində normadan başqa bir sapma var - bu astiqmatizmdir. Astiqmatizm bütün şüaların bir nöqtədə, bir fokusda yaxınlaşmasının qeyri-mümkünlüyüdür. Bu, buynuz qişanın sferikdən əyriliyindəki sapmalarla bağlıdır. Astiqmatizmi düzəltmək üçün silindrik linzalar istifadə olunur.

nəticələr

Şagirdlər biologiya müəllimi ilə birlikdə görmə gigiyenasının əsas qaydalarını tərtib edirlər:

- gözləri mexaniki təsirlərdən qorumaq;
- yaxşı işıqlı otaqda oxumaq;
- kitabı gözlərdən müəyyən məsafədə (33-35 sm) tutun;
- işıq sol tərəfə düşməlidir;
- kitaba yaxınlaşa bilməzsən, çünki bu miyopiyanın inkişafına səbəb ola bilər;
- hərəkət edən vasitədə oxuya bilməzsiniz, çünki. kitabın mövqeyinin qeyri-sabitliyi səbəbindən fokus məsafəsi hər zaman dəyişir, bu da lensin əyriliyinin dəyişməsinə, elastikliyinin azalmasına səbəb olur, nəticədə siliyer əzələ zəifləyir və görmə pozulur. .

bikonveks lens

Plano-qabarıq lens

İncə linzaların xüsusiyyətləri

Formalardan asılı olaraq, var kollektiv(müsbət) və səpilmə(mənfi) linzalar. Birləşən linzalar qrupuna, adətən, ortası kənarlarından daha qalın olan linzalar, ayrılan linzalar qrupuna isə kənarları ortadan daha qalın olan linzalar daxildir. Qeyd etmək lazımdır ki, bu, yalnız linza materialının sındırma göstəricisi ətraf mühitinkindən çox olduqda doğrudur. Lensin sınma indeksi daha az olarsa, vəziyyət əksinə olacaq. Məsələn, sudakı hava qabarcığı biconvex diffuz lensdir.

Linzalar, bir qayda olaraq, optik gücü (diopterlərlə ölçülür) və ya fokus uzunluğu ilə xarakterizə olunur.

Düzəliş edilmiş optik aberasiya (ilk növbədə xromatik, işıq dispersiyasına görə - akromatlar və apokromatlar) olan optik cihazların qurulması üçün linzaların / onların materiallarının digər xüsusiyyətləri də vacibdir, məsələn, sındırma indeksi, dispersiya əmsalı, seçilmiş materialda materialın keçiriciliyi. optik diapazon.

Bəzən linzalar/linzaların optik sistemləri (refraktorlar) nisbətən yüksək sındırma indeksinə malik mühitlərdə istifadə üçün xüsusi olaraq nəzərdə tutulmuşdur (bax, immersion mikroskop, immersion mayeləri).

Linzaların növləri:
Toplama:
1 - bikonveks
2 - düz qabarıq
3 - konkav-qabarıq (müsbət menisküs)
Səpələnmə:
4 - bikonkav
5 - düz konkav
6 - qabarıq-konkav (mənfi menisküs)

Konveks-konkav lens adlanır menisk və kollektiv (ortaya doğru qalınlaşır) və ya səpələnən (kənarlara doğru qalınlaşır) ola bilər. Səth radiusları bərabər olan menisküs sıfıra bərabər optik gücə malikdir (dispersiya korreksiyası üçün və ya örtük lensi kimi istifadə olunur). Beləliklə, miyopik eynəklərin linzaları ümumiyyətlə mənfi menisklərdir.

Birləşən lensin fərqli bir xüsusiyyəti, linzanın digər tərəfində yerləşən bir nöqtədə səthinə düşən şüaları toplamaq qabiliyyətidir.

Lensin əsas elementləri: NN - əsas optik ox - lensi məhdudlaşdıran sferik səthlərin mərkəzlərindən keçən düz xətt; O - optik mərkəz - biconvex və ya biconcave (eyni səth radiusları ilə) linzalar üçün lensin içərisində (mərkəzində) optik oxda yerləşən bir nöqtə.
Qeyd. Şüaların yolu həqiqi faza sərhəddində sınma göstərilmədən ideallaşdırılmış (düz) lensdə olduğu kimi göstərilir. Bundan əlavə, biconvex lensin bir qədər şişirdilmiş şəkli göstərilir.

Əgər yaxınlaşan linzanın qarşısında müəyyən məsafədə işıq saçan nöqtə S yerləşdirilirsə, o zaman ox boyunca yönəldilmiş işıq şüası linzadan sınmadan keçəcək və mərkəzdən keçməyən şüalar optika doğru sınacaq. ox və S nöqtəsinin təsviri olacaq hər hansı bir F nöqtəsində onun üzərində kəsişir. Bu nöqtə konyuqa fokus adlanır və ya sadəcə olaraq diqqət.

Şüaları paralel şüada hərəkət edən kimi təmsil oluna bilən linzaya çox uzaq mənbədən gələn işıq düşürsə, linzadan çıxanda şüalar daha böyük bucaq altında sınacaq və F nöqtəsi optik istiqamətdə hərəkət edəcək. ox linzaya daha yaxındır. Bu şəraitdə lensdən çıxan şüaların kəsişmə nöqtəsi deyilir əsas diqqət F ', və linzanın mərkəzindən əsas diqqətə qədər olan məsafə - əsas fokus uzunluğu.

Fərqli bir linzaya düşən şüalar, ondan çıxdıqda, linzanın kənarlarına doğru sınacaq, yəni səpələnəcəkdir. Əgər bu şüalar şəkildəki nöqtəli xəttlə göstərildiyi kimi əks istiqamətdə davam edərsə, onda onlar bir F nöqtəsində birləşəcəklər. diqqət bu lens. Bu diqqət olacaq xəyali.

Fərqli linzanın aydın fokusu

Əsas optik oxa fokusla bağlı deyilənlər eyni dərəcədə nöqtənin təsvirinin ikinci dərəcəli və ya maili optik oxda, yəni lensin mərkəzindən əsas istiqamətə bucaq altında keçən xətt üzərində yerləşdiyi hallara da aiddir. optik ox. Lensin əsas fokusunda yerləşən əsas optik oxa perpendikulyar olan təyyarə deyilir əsas fokus müstəvisi, və konjugat fokusunda - sadəcə fokus müstəvisi.

Toplayıcı linzalar hər hansı bir tərəfdən obyektə yönəldilə bilər, bunun nəticəsində linzadan keçən şüalar onun bu və ya digər tərəfindən toplana bilər. Beləliklə, lensin iki fokusu var - ön və arxa. Onlar lensin mərkəzindən fokus uzunluğunda lensin hər iki tərəfindəki optik oxda yerləşirlər.

İncə birləşən lens ilə görüntüləmə

Linzaların xüsusiyyətlərini təsvir edərkən, linzanın fokusunda işıqlı nöqtənin təsvirinin qurulması prinsipi nəzərə alındı. Soldan linzaya düşən şüalar onun arxa fokusundan, sağdan gələn şüalar isə ön fokusdan keçir. Qeyd etmək lazımdır ki, divergent linzalarda, əksinə, arxa fokus lensin qarşısında, ön isə arxada yerləşir.

Müəyyən bir forma və ölçüyə malik olan obyektlərin təsvirinin obyektiv tərəfindən qurulması aşağıdakı kimi əldə edilir: tutaq ki, AB xətti lensdən müəyyən bir məsafədə yerləşən, fokus uzunluğunu əhəmiyyətli dərəcədə aşan bir obyektdir. Obyektivin hər nöqtəsindən saysız-hesabsız sayda şüalar keçəcək, bunlardan aydınlıq üçün rəqəm sxematik olaraq yalnız üç şüanın gedişatını göstərir.

A nöqtəsindən çıxan üç şüa linzadan keçəcək və A 1 B 1-də öz itmə nöqtələrində kəsişəcək və şəkil yaradacaq. Nəticə görüntüdür etibarlıdır və alt-üst.

Bu zaman təsvir bəzi fokus müstəvisində FF konyuqativ fokusda, əsas fokus müstəvisindən bir qədər kənarlaşdırılaraq F'F' əsas fokusdan ona paralel olaraq alındı.

Əgər obyekt obyektivdən sonsuz məsafədədirsə, onda onun təsviri lensin arxa fokusunda əldə edilir F ' etibarlıdır, alt-üst və azaldılmış oxşar nöqtəyə.

Əgər obyekt linzaya yaxındırsa və linzanın fokus uzunluğundan iki dəfə çox məsafədədirsə, onun təsviri etibarlıdır, alt-üst və azaldılmış və onunla ikiqat fokus uzunluğu arasındakı seqmentdə əsas fokusun arxasında yerləşəcək.

Əgər obyekt linzanın iki dəfə fokus uzunluğuna yerləşdirilirsə, nəticədə alınan görüntü linzanın digər tərəfində ondan iki dəfə fokus uzunluğundadır. Şəkil əldə edilir etibarlıdır, alt-üst və ölçüdə bərabərdir mövzu.

Əgər obyekt ön fokus və ikiqat fokus uzunluğu arasında yerləşdirilirsə, o zaman şəkil ikiqat fokus uzunluğundan kənara çəkiləcək və etibarlıdır, alt-üst və böyüdülmüş.

Cisim linzanın ön əsas fokusunun müstəvisindədirsə, linzadan keçən şüalar paralel olaraq gedəcək və görüntü yalnız sonsuzluqda əldə edilə bilər.

Bir obyekt əsas fokus uzunluğundan daha az məsafədə yerləşdirilirsə, şüalar heç bir yerdə kəsişmədən lensi fərqli bir şüada tərk edəcəkdir. Bunun nəticəsində görüntü yaranır xəyali, birbaşa və böyüdülmüş, yəni bu vəziyyətdə obyektiv böyüdücü şüşə kimi işləyir.

Asanlıqla görmək olar ki, obyekt sonsuzluqdan linzanın ön fokusuna yaxınlaşdıqda təsvir arxa fokusdan uzaqlaşır, obyekt ön fokus müstəvisinə çatdıqda isə ondan sonsuzluqda olduğu ortaya çıxır.

Bu nümunə müxtəlif növ fotoqrafik işlərin praktikasında böyük əhəmiyyət kəsb edir, buna görə də obyektdən linzaya və linzadan görüntü müstəvisinə olan məsafə arasındakı əlaqəni müəyyən etmək üçün əsasları bilmək lazımdır. lens formulası.

İncə Lens Formulu

Obyektin nöqtəsindən linzanın mərkəzinə və təsvirin nöqtəsindən linzanın mərkəzinə qədər olan məsafələrə konjugat fokus uzunluqları deyilir.

Bu kəmiyyətlər bir-birindən asılıdır və adlanan düsturla müəyyən edilir nazik lens formulası:

obyektivdən obyektə qədər olan məsafə haradadır; - obyektivdən təsvirə qədər olan məsafə; lensin əsas fokus uzunluğudur. Qalın bir lens vəziyyətində, məsafələrin lensin mərkəzindən deyil, əsas təyyarələrdən ölçüldüyü yeganə fərqlə formula dəyişməz qalır.

İki məlum olan bu və ya digər naməlum kəmiyyəti tapmaq üçün aşağıdakı tənliklərdən istifadə olunur:

Qeyd etmək lazımdır ki, miqdarların əlamətləri u , v , f aşağıdakı mülahizələr əsasında seçilir - birləşən obyektivdə real obyektdən real görüntü üçün - bütün bu kəmiyyətlər müsbətdir. Şəkil xəyalidirsə - ona olan məsafə mənfi alınır, obyekt xəyalidirsə - ona olan məsafə mənfi, obyektiv fərqlidirsə - fokus uzunluğu mənfi olur.

Şəkil Ölçüsü

Şəkil miqyası () təsvirin xətti ölçülərinin obyektin müvafiq xətti ölçülərinə nisbətidir. Bu nisbət dolayı yolla kəsr kimi ifadə edilə bilər , burada obyektivdən təsvirə qədər olan məsafə; obyektivdən obyektə qədər olan məsafədir.

Burada azalma əmsalı, yəni şəklin xətti ölçülərinin obyektin faktiki xətti ölçülərindən neçə dəfə az olduğunu göstərən bir rəqəm var.

Hesablamalar praktikasında bu nisbəti və ya ifadəsi ilə ifadə etmək daha rahatdır, linzanın fokus uzunluğu haradadır.

Lensin fokus uzunluğunun və optik gücünün hesablanması

Linzalar simmetrikdir, yəni işığın istiqamətindən asılı olmayaraq eyni fokus uzunluğuna malikdir - sola və ya sağa, lakin bu, digər xüsusiyyətlərə, məsələn, aberrasiyalara aid edilmir, böyüklüyü hansı tərəfdən asılıdır. linza işığa tərəf çevrilir.

Çoxsaylı Lens Kombinasiyası (Mərkəzləşdirilmiş Sistem)

Mürəkkəb optik sistemlər yaratmaq üçün linzalar bir-biri ilə birləşdirilə bilər. İki linzadan ibarət sistemin optik gücünü hər bir linzanın optik güclərinin sadə cəmi kimi tapmaq olar (bir şərtlə ki, hər iki linza nazik hesab olunsun və onlar eyni oxda bir-birinə yaxın yerləşsinlər):

Əgər linzalar bir-birindən müəyyən məsafədə yerləşirsə və oxları üst-üstə düşürsə (bu xüsusiyyətə malik ixtiyari sayda linzalardan ibarət sistem mərkəzləşdirilmiş sistem adlanır), onda onların ümumi optik gücünü kifayət qədər dəqiqliklə tapmaq olar. aşağıdakı ifadə:

linzaların əsas müstəviləri arasındakı məsafə haradadır.

Sadə bir lensin çatışmazlıqları

Müasir foto avadanlıqlarında təsvirin keyfiyyətinə yüksək tələblər qoyulur.

Sadə obyektivlə verilən təsvir bir sıra çatışmazlıqlara görə bu tələblərə cavab vermir. Əksər çatışmazlıqların aradan qaldırılması mərkəzləşdirilmiş optik sistemdə bir sıra linzaların müvafiq seçilməsi ilə əldə edilir - obyektiv. Sadə linzalarla çəkilmiş şəkillərin müxtəlif çatışmazlıqları var. Optik sistemlərin çatışmazlıqlarına aberrasiyalar deyilir və bunlar aşağıdakı növlərə bölünür:

Həndəsi aberrasiyalar
Diffraktiv aberasiya (bu aberrasiya optik sistemin digər elementləri tərəfindən törədilir və linzanın özü ilə heç bir əlaqəsi yoxdur).

Xüsusi xüsusiyyətlərə malik linzalar

Üzvi polimer linzalar

Kontakt linzalar

kvars linzaları

Kvars şüşəsi - kiçik (təxminən 0,01%) Al 2 O 3, CaO və MgO əlavələri ilə yenidən əridilmiş saf silisium. Hidrofluorik turşudan başqa bir çox kimyəvi maddələrə qarşı yüksək istilik sabitliyi və təsirsizliyi ilə xarakterizə olunur.

Lens hər iki tərəfdən iki sferik (yaxud bir sferik və bir düz) səthlə məhdudlaşan optik cəhətdən şəffaf homojen bir cisimdir.

Linzalar adətən şüşədən və ya xüsusi şəffaf plastikdən hazırlanır. Lensin materialı haqqında danışarkən, biz onu şüşə adlandıracağıq, bu xüsusi rol oynamır.

4.4.1 bikonveks lens

Əvvəlcə hər iki tərəfdən iki qabarıq sferik səthlə məhdudlaşan lensi nəzərdən keçirək (şək. 4.16). Belə bir lens biconvex lens adlanır. İndi bizim vəzifəmiz bu lensdə şüaların gedişini anlamaqdır.

düyü. 4.16. Bikonveks lensdə refraksiya

Ən sadə vəziyyət lensin simmetriya oxunun əsas optik oxu boyunca hərəkət edən bir şüa ilə bağlıdır. Əncirdə. 4.16 bu şüa A0 nöqtəsini tərk edir. Əsas optik ox hər iki sferik səthə perpendikulyardır, ona görə də bu şüa linzadan sınmadan keçir.

İndi əsas optik oxa paralel gedən AB şüasını götürək. Obyektivə düşən şüanın B nöqtəsində linza səthinə normal MN çəkilir; şüa havadan optik cəhətdən daha sıx şüşəyə keçdiyi üçün CBN-nin sınma bucağı ABM-in düşmə bucağından kiçikdir. Buna görə də sınmış BC şüası əsas optik oxa yaxınlaşır.

Şüanın linzadan çıxışının C nöqtəsində də normal P Q çəkilir.Şüa optik cəhətdən daha az sıx havaya keçir, ona görə də QCD sınma bucağı P CB düşmə bucağından böyükdür; şüa yenidən əsas optik oxa doğru sınır və onu D nöqtəsində keçir.

Beləliklə, əsas optik oxa paralel olan hər hansı bir şüa, linzada refraksiyadan sonra əsas optik oxa yaxınlaşır və onu keçir. Əncirdə. 4.17 əsas optik oxa paralel kifayət qədər geniş işıq şüasının sınma sxemini göstərir.

düyü. 4.17. Bikonveks lensdə sferik aberrasiya

Gördüyünüz kimi, geniş işıq şüası obyektiv tərəfindən fokuslanmır: düşən şüa əsas optik oxdan nə qədər uzaq olarsa, linzaya bir o qədər yaxın olarsa, sınmadan sonra əsas optik oxu keçir. Bu fenomen sferik aberasiya adlanır və linzaların çatışmazlıqlarına aiddir, çünki biz hələ də lensin paralel şüa şüasını bir nöqtəyə qədər azaltmasını istərdik5.

Əsas optik oxun yaxınlığından keçən dar bir işıq şüasından istifadə etməklə çox məqbul fokuslama əldə edilə bilər. Sonra sferik aberrasiya demək olar ki, görünməzdir. 4.18.

düyü. 4.18. Konverging lens ilə dar bir şüanın fokuslanması

Əsas optik oxa paralel olan dar bir şüanın obyektivdən keçdikdən sonra təxminən bir F nöqtəsində toplandığı aydın görünür. Bu səbəbdən obyektivimiz adlanır

toplamaq.

5 Geniş şüanın dəqiq fokuslanması həqiqətən mümkündür, lakin bunun üçün linzanın səthi sferik deyil, daha mürəkkəb formada olmalıdır. Belə linzaların üyüdülməsi çox vaxt aparan və praktiki deyil. Sferik linzalar hazırlamaq və ortaya çıxan sferik aberasiya ilə məşğul olmaq daha asandır.

Yeri gəlmişkən, aberrasiya sferik adlanır, çünki o, optimal fokuslanan mürəkkəb qeyri-sferik lensin sadə sferik lens ilə əvəz edilməsi nəticəsində yaranır.

F nöqtəsi lensin fokusu adlanır. Ümumiyyətlə, lensin əsas optik oxda linzanın sağında və solunda yerləşən iki fokusu var. Fokuslardan lensə qədər olan məsafələr mütləq bir-birinə bərabər deyil, lakin biz həmişə fokusların lensə nisbətən simmetrik yerləşdiyi vəziyyətlərlə məşğul olacağıq.

4.4.2 Biconcave lens

İndi iki konkav sferik səthlə məhdudlaşan tamamilə fərqli bir lensi nəzərdən keçirəcəyik (şəkil 4.19). Belə bir linza biconcave lens adlanır. Yuxarıda olduğu kimi, refraksiya qanununu rəhbər tutaraq iki şüanın gedişatını izləyəcəyik.

düyü. 4.19. Bikonkav lensdə refraksiya

A0 nöqtəsindən çıxan və əsas optik ox boyunca gedən şüa sınmır, çünki lensin simmetriya oxu olan əsas optik ox hər iki sferik səthə perpendikulyardır.

AB şüası, əsas optik oxa paralel, birinci sınmadan sonra ondan uzaqlaşmağa başlayır (çünki havadan şüşəyə keçərkən \CBN< \ABM), а после второго преломления удаляется от главной оптической оси ещё сильнее (так как при переходе из стекла в воздух \QCD >\PCB). Biconcave lens paralel işıq şüasını divergent şüaya çevirir (Şəkil 4.20) və buna görə də divergent adlanır.

düyü. 4.20. Bikonkav lensdə sferik aberrasiya

Biconvex lens vəziyyətində olduğu kimi, dar paraxial şüa üçün sferik aberrasiya demək olar ki, görünməz olacaqdır (Şəkil 4.21). Lensdən ayrılan şüaların uzantıları F lensinin fokusunda təxminən bir nöqtədə kəsişir.

düyü. 4.21. Ayrılaşan lensdə dar şüanın sınması

Bizə məlum olan bikonveks lensə əlavə olaraq, burada göstərilir: səthlərdən birinin düz olduğu plano-qabarıq lens və konkav və qabarıq sərhəd səthlərini birləşdirən konkav-qabarıq lens. Qeyd edək ki, konkav qabarıq lensdə qabarıq səth daha çox əyri olur (onun əyrilik radiusu daha kiçikdir); buna görə də qabarıq sındırma səthinin yaxınlaşma təsiri konkav səthin səpilmə təsirindən üstündür və linza bütövlükdə yaxınlaşır.

Bütün mümkün diffuz linzalar Şəkildə göstərilmişdir. 4.23.

düyü. 4.23. Divergent linzalar

Biconcave lens ilə yanaşı, biz plano-konkav (səthlərindən biri düz olan) və qabarıq-konkav lensi görürük. Qabarıq-konkav lensin qabarıq səthi daha əyri olur, ona görə də qabarıq sərhədin səpilmə effekti qabarıq sərhədin yaxınlaşma effektindən üstün olur və bütövlükdə linza divergentdir.

Hesab etmədiyimiz linzalarda şüaların yolunu özünüz qurmağa çalışın və onların həqiqətən birləşdiyinə və ya yayıldığına əmin olun. Bu əla məşqdir və yuxarıda etdiyimiz eyni konstruksiyalarda çətin bir şey yoxdur!