Formula untuk kanta tumpu nipis adalah kesimpulan. Kanta menumpu dan mencapah
"Kanta. Membina imej dalam kanta"
Objektif Pelajaran:
Pendidikan: kita akan meneruskan kajian sinar cahaya dan perambatannya, memperkenalkan konsep kanta, mengkaji tindakan kanta menumpu dan menghambur; belajar membina imej yang diberikan oleh kanta.
Membangunkan: menyumbang kepada perkembangan pemikiran logik, keupayaan untuk melihat, mendengar, mengumpul dan memahami maklumat, membuat kesimpulan secara bebas.
Pendidikan: memupuk perhatian, ketekunan dan ketepatan dalam kerja; belajar menggunakan pengetahuan yang diperoleh untuk menyelesaikan masalah praktikal dan kognitif.
Jenis pelajaran: digabungkan, termasuk pembangunan pengetahuan baru, kemahiran, penyatuan dan sistematisasi pengetahuan yang diperoleh sebelumnya.
Semasa kelas
mengatur masa(2 minit):
memberi salam kepada pelajar;
menyemak kesediaan pelajar untuk pelajaran;
membiasakan diri dengan objektif pelajaran (matlamat pendidikan ditetapkan sebagai umum, tanpa menamakan topik pelajaran);
penciptaan mood psikologi:
Alam semesta, memahami,
Tahu segala-galanya tanpa mengambil
Apa yang ada di dalam - di luar anda akan dapati,
Apa yang di luar, anda akan dapati di dalam
Jadi terimalah tanpa menoleh ke belakang
Teka-teki dunia yang boleh difahami...
I. Goethe
Pengulangan bahan yang dikaji sebelum ini berlaku dalam beberapa peringkat.(26 min):
1. Blitz - tinjauan pendapat(jawapan kepada soalan hanya boleh ya atau tidak, untuk gambaran keseluruhan yang lebih baik tentang jawapan pelajar, anda boleh menggunakan kad isyarat, "ya" - merah, "tidak" - hijau, adalah perlu untuk menentukan jawapan yang betul) :
Adakah cahaya bergerak dalam garis lurus dalam medium homogen? (Ya)
Sudut pantulan ditunjukkan oleh huruf Latin betta? (Tidak)
Adakah pantulan spekular atau meresap? (Ya)
Adakah sudut tuju sentiasa lebih besar daripada sudut pantulan? (Tidak)
Di sempadan dua media lutsinar, adakah pancaran cahaya bertukar arah? (Ya)
Adakah sudut biasan sentiasa lebih besar daripada sudut tuju? (Tidak)
Kelajuan cahaya dalam mana-mana medium adalah sama dan sama dengan 3*10 8 m/s? (Tidak)
Adakah kelajuan cahaya dalam air kurang daripada kelajuan cahaya dalam vakum? (Ya)
Pertimbangkan slaid 9: "Membina imej dalam kanta menumpu" ( ), menggunakan abstrak rujukan untuk mempertimbangkan sinar yang digunakan.
Lakukan pembinaan imej dalam kanta menumpu di papan tulis, berikan ciri-cirinya (dilakukan oleh guru atau pelajar).
Pertimbangkan slaid 10: "Membina imej dalam kanta mencapah" ( ).
Lakukan pembinaan imej dalam kanta mencapah di papan tulis, berikan ciri-cirinya (dilakukan oleh guru atau pelajar).
5. Menyemak pemahaman bahan baru, penyatuannya(19 min):
Kerja pelajar di papan hitam:
Bina imej objek dalam kanta menumpu:
Tugas awal:
Kerja bebas dengan pilihan tugas.
6. Merumuskan pelajaran(5 minit):
Apa yang anda pelajari dalam pelajaran, apakah yang perlu anda perhatikan?
Mengapa tidak dinasihatkan untuk menyiram tumbuhan dari atas pada hari musim panas yang panas?
Gred untuk kerja di dalam bilik darjah.
7. Kerja rumah(2 minit):
Bina imej objek dalam kanta mencapah:
Jika objek berada di luar fokus kanta.
Jika objek berada di antara fokus dan kanta.
Dilekatkan pada pelajaran , , dan .
1. Jenis-jenis kanta. Paksi optik utama kanta
Kanta ialah badan yang lutsinar kepada cahaya, dibatasi oleh dua permukaan sfera (salah satu permukaan mungkin rata). Kanta dengan pusat yang lebih tebal daripada
tepi dipanggil cembung, dan mereka yang tepinya lebih tebal daripada tengah dipanggil cekung. Kanta cembung yang diperbuat daripada bahan dengan ketumpatan optik lebih besar daripada medium di mana kanta
terletak, sedang menumpu, dan kanta cekung di bawah keadaan yang sama mencapah. Pelbagai jenis kanta ditunjukkan dalam rajah. 1: 1 - biconvex, 2 - biconcave, 3 - plano-convex, 4 - plano-concave, 3.4 - convex-concave dan concave-convex.
nasi. 1. Kanta
Garis lurus O 1 O 2 yang melalui pusat permukaan sfera yang mengehadkan kanta dipanggil paksi optik utama kanta.
2. Kanta nipis, pusat optiknya.
Paksi optik sisi
Kanta yang ketebalannya l==С 1 С 2 | (lihat Rajah 1) boleh diabaikan berbanding dengan jejari kelengkungan R 1 dan R 2 permukaan kanta dan jarak d dari objek ke kanta, dipanggil nipis. Dalam kanta nipis, titik С 1 dan С 2, yang merupakan bahagian atas segmen sfera, terletak sangat dekat antara satu sama lain sehingga ia boleh diambil sebagai satu titik. Titik O ini, terletak pada paksi optik utama, yang melaluinya sinar cahaya tanpa mengubah arahnya, dipanggil pusat optik kanta nipis. Mana-mana garis lurus yang melalui pusat optik kanta dipanggil paksi optiknya. Semua paksi optik, kecuali yang utama, dipanggil paksi optik sekunder.
Sinar cahaya yang bergerak berhampiran paksi optik utama dipanggil paraxial (paraxial).
3. Helah utama dan fokus
jarak lensa
Titik F pada paksi optik utama, di mana sinar paraxial bersilang selepas pembiasan, kejadian pada kanta selari dengan paksi optik utama (atau kesinambungan sinar terbias ini), dipanggil fokus utama kanta (Rajah 2). dan 3). Mana-mana kanta mempunyai dua fokus utama, yang terletak pada kedua-dua belahnya secara simetri ke pusat optiknya.
nasi. 2 Rajah. 3
Kanta penumpu (Rajah 2) mempunyai fokus nyata, manakala kanta mencapah (Rajah 3) mempunyai fokus khayalan. Jarak |OP| = F dari pusat optik kanta ke fokus utamanya dipanggil fokus. Kanta penumpu mempunyai panjang fokus positif, manakala kanta mencapah mempunyai panjang fokus negatif.
4. Satah fokus kanta, sifatnya
Satah yang melalui fokus utama kanta nipis berserenjang dengan paksi optik utama dipanggil satah fokus. Setiap kanta mempunyai dua satah fokus (M 1 M 2 dan M 3 M 4 dalam Rajah 2 dan 3), yang terletak pada kedua-dua belah kanta.
Sinaran cahaya datang pada kanta menumpu selari dengan mana-mana paksi optik sekundernya, selepas pembiasan dalam kanta, menumpu pada titik persilangan paksi ini dengan satah fokus (pada titik F' dalam Rajah 2). Titik ini dipanggil fokus sampingan.
Formula kanta
5. Kuasa optik kanta
Nilai D, salingan panjang fokus kanta, dipanggil kuasa optik kanta:
D=1/F(1)
Untuk kanta menumpu F>0, oleh itu, D>0, dan untuk kanta mencapah F<0, следовательно, D<0, т.е. оптическая сила собирающей линзы положительна, а рассеивающей - отрицательна.
Unit kuasa optik diambil sebagai kuasa optik kanta sedemikian, panjang fokusnya ialah 1 m; Unit ini dipanggil diopter (dptr):
1 diopter = = 1 m -1
6. Terbitan formula kanta nipis berdasarkan
pembinaan geometri laluan sinar
Biarkan terdapat objek bercahaya AB di hadapan kanta menumpu (Gamb. 4). Untuk membina imej objek ini, adalah perlu untuk membina imej titik ekstremnya, dan mudah untuk memilih sinar sedemikian, pembinaannya akan menjadi yang paling mudah. Secara umum, terdapat tiga sinar seperti itu:
a) rasuk AC, selari dengan paksi optik utama, selepas pembiasan melepasi fokus utama kanta, i.e. berjalan dalam garis lurus CFA 1 ;
nasi. empat
b) rasuk AO yang melalui pusat optik kanta tidak dibiaskan dan juga sampai ke titik A 1;
c) rasuk AB yang melalui fokus hadapan kanta, selepas pembiasan, berjalan selari dengan paksi optik utama di sepanjang garis lurus DA 1.
Ketiga-tiga rasuk yang ditunjukkan di mana imej sebenar titik A diperoleh. Menjatuhkan serenjang dari titik A 1 ke paksi optik utama, kita dapati titik B 1, iaitu imej titik B. Untuk membina imej titik bercahaya, ia cukup untuk menggunakan dua daripada tiga rasuk yang disenaraikan.
Mari kita perkenalkan tatatanda berikut |OB| = d ialah jarak objek dari kanta, |OB 1 | = f ialah jarak dari kanta ke imej objek, |OF| = F ialah panjang fokus kanta.
Menggunakan rajah. 4, kami memperoleh formula kanta nipis. Daripada kesamaan segi tiga AOB dan A 1 OB 1 ia mengikuti bahawa
(2)
Ia berikutan daripada persamaan segi tiga COF dan A 1 FB 1 bahawa
dan sejak |AB| = |CO|, kemudian
(4)
Daripada formula (2) dan (3) ia mengikutinya
(5)
Sejak |OB1|= f, |OB| = d, |FB1| = f – F dan |DARI| = F, formula (5) mengambil bentuk f/d = (f – F)/F, dari mana
FF = df – dF (6)
Membahagikan formula (6) sebutan dengan sebutan dengan produk dfF, kita perolehi
(7)
di mana
(8)
Dengan mengambil kira (1), kami memperoleh
(9)
Hubungan (8) dan (9) dipanggil formula kanta menumpu nipis.
Pada kanta mencapah F<0, поэтому формула тонкой рассеивающей линзы имеет вид
(10)
7. Kebergantungan kuasa optik kanta pada kelengkungan permukaannya
dan indeks biasan
Panjang fokus F dan kuasa optik D bagi kanta nipis bergantung pada jejari kelengkungan R 1 dan R 2 permukaannya dan indeks biasan relatif n 12 bahan kanta berbanding dengan persekitaran. Pergantungan ini dinyatakan oleh formula
(11)
(12)
Jika salah satu permukaan kanta rata (untuknya R= ∞), maka sebutan 1/R yang sepadan dalam formula (12) adalah sama dengan sifar. Jika permukaannya cekung, maka istilah 1/R yang sepadan dengannya memasuki formula ini dengan tanda tolak.
Tanda sebelah kanan formula m (12) menentukan sifat optik kanta. Jika ia positif, maka kanta itu menumpu, dan jika ia negatif, ia mencapah. Contohnya, untuk kanta kaca biconvex di udara, (n 12 - 1) > 0 dan
mereka. sebelah kanan formula (12) ialah positif. Oleh itu, kanta sebegitu di udara sedang menumpu. Jika kanta yang sama diletakkan dalam medium lutsinar dengan ketumpatan optik
lebih besar daripada kaca (contohnya, dalam karbon disulfida), maka ia akan menjadi serakan, kerana dalam kes ini ia mempunyai (n 12 - 1)<0 и, хотя
, tanda di sebelah kanan formula/(17.44) akan menjadi
negatif.
8. Pembesaran linear kanta
Saiz imej yang dicipta oleh kanta berubah bergantung pada kedudukan objek berbanding dengan kanta. Nisbah saiz imej kepada saiz objek yang digambarkan dipanggil pembesaran linear dan dilambangkan dengan G.
Mari kita nyatakan h saiz objek AB dan H - saiz A 1 B 2 - imejnya. Kemudian ia mengikuti daripada formula (2) bahawa
(13)
10. Membina imej dalam kanta menumpu
Bergantung pada jarak d objek dari kanta, terdapat enam kes yang berbeza untuk membina imej objek ini:
a) d =∞. Dalam kes ini, sinaran cahaya dari objek jatuh pada kanta selari dengan sama ada paksi optik utama atau beberapa sekunder. Kes sedemikian ditunjukkan dalam Rajah. 2, dari mana ia dapat dilihat bahawa jika objek itu dikeluarkan secara tak terhingga dari kanta, maka imej objek adalah nyata, dalam bentuk titik, berada dalam fokus kanta (utama atau sekunder);
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
secara pengiraan. Biarkan d= 3F, h = 2 cm. Ia mengikuti daripada formula (8) bahawa
(14)
Oleh kerana f > 0, imej adalah nyata. Ia terletak di belakang kanta pada jarak OB1=1.5F. Setiap imej sebenar adalah terbalik. Daripada formula
(13) ia berikutan itu
; H=1cm
iaitu imej dikurangkan. Begitu juga, dengan menggunakan pengiraan berdasarkan formula (8), (10) dan (13), seseorang boleh menyemak ketepatan pembinaan mana-mana imej dalam kanta;
c) d=2F. Objek berada pada dua kali ganda panjang fokus daripada kanta (Rajah 5). Imej objek adalah nyata, songsang, sama dengan objek, terletak di belakang kanta pada
dua kali panjang fokus daripadanya;
nasi. 5
d) F
nasi. 6
e) d= F. Objek berada dalam fokus kanta (Rajah 7). Dalam kes ini, imej objek tidak wujud (ia berada pada infiniti), kerana sinar dari setiap titik objek, selepas pembiasan dalam kanta, pergi dalam rasuk selari;
nasi. 7
e) d
nasi. lapan
11. Pembinaan imej dalam kanta mencapah
Mari bina imej objek pada dua jarak berbeza dari kanta (Rajah 9). Dapat dilihat dari rajah bahawa tidak kira sejauh mana objek itu dari kanta mencapah, imej objek adalah khayalan, langsung, berkurang, terletak di antara kanta dan fokusnya.
daripada objek yang digambarkan.
nasi. 9
Membina imej dalam kanta menggunakan paksi sisi dan satah fokus
(Membina imej titik yang terletak pada paksi optik utama)
nasi. sepuluh
Biarkan titik bercahaya S berada pada paksi optik utama kanta menumpu (Rajah 10). Untuk mencari di mana imejnya S' terbentuk, kita lukis dua rasuk dari titik S: rasuk SO di sepanjang paksi optik utama (ia melalui pusat optik kanta tanpa dibiaskan) dan rasuk SВ kejadian pada kanta pada titik sewenang-wenangnya B.
Mari lukis satah fokus MM 1 kanta dan lukis paksi sisi ОF', selari dengan rasuk SB (ditunjukkan dengan garis putus-putus). Ia bersilang dengan satah fokus pada titik S'.
Seperti yang dinyatakan dalam perenggan 4, sinar mesti melalui titik F ini selepas pembiasan di titik B. Sinar BF'S' ini bersilang dengan sinar SOS' di titik S', iaitu imej bagi titik bercahaya S.
Membina imej objek yang saiznya lebih besar daripada kanta
Biarkan objek AB terletak pada jarak terhingga dari kanta (Rajah 11). Untuk mencari di mana imej objek ini akan bertukar, kami melukis dua sinar dari titik A: rasuk AOA 1 melalui pusat optik kanta tanpa pembiasan, dan kejadian rasuk AC pada kanta pada titik sewenang-wenangnya C. Lukis satah fokus MM 1 kanta dan lukis paksi sisi OF', selari dengan rasuk AC (ditunjukkan dengan garis putus-putus). Ia bersilang dengan satah fokus pada titik F'.
nasi. sebelas
Rasuk yang dibiaskan pada titik C akan melalui titik F' ini. Rasuk CF'A 1 ini bersilang dengan rasuk AOA 1 di titik A 1, iaitu imej bagi titik bercahaya A. Untuk mendapatkan keseluruhan imej A 1 B 1 daripada objek AB, kami menurunkan serenjang dari titik A 1 ke paksi optik utama.
kanta pembesar
Adalah diketahui bahawa untuk melihat butiran kecil pada objek, mereka mesti dilihat dari sudut pandangan yang besar, tetapi peningkatan dalam sudut ini dihadkan oleh had keupayaan akomodatif mata. Adalah mungkin untuk meningkatkan sudut pandangan (menjaga jarak pandangan terbaik d o) menggunakan peranti optik (loupes, mikroskop).
Kaca pembesar ialah kanta biconvex fokus pendek atau sistem kanta yang bertindak sebagai kanta menumpu tunggal, biasanya jarak fokus kanta pembesar tidak melebihi 10 cm).
nasi. 12
Laluan sinar dalam kaca pembesar ditunjukkan dalam Rajah. 12. Kaca pembesar diletakkan dekat dengan mata,
dan objek yang sedang dipertimbangkan AB \u003d A 1 B 1 diletakkan di antara kaca pembesar dan fokus hadapannya, lebih dekat sedikit dengan yang terakhir. Pilih kedudukan kaca pembesar antara mata dan objek supaya dapat melihat imej objek yang tajam. Imej A 2 B 2 ini ternyata khayalan, lurus, dibesarkan dan terletak pada jarak pandangan terbaik |OB|=d o dari mata.
Seperti yang dapat dilihat dari rajah. 12, penggunaan kaca pembesar menghasilkan peningkatan dalam sudut pandangan dari mana mata memandang objek. Sesungguhnya, apabila objek berada dalam kedudukan AB dan dilihat dengan mata kasar, sudut pandangan ialah φ 1 . Objek diletakkan di antara fokus dan pusat optik kaca pembesar dalam kedudukan A 1 B 1 dan sudut pandangan menjadi φ 2 . Oleh kerana φ 2 > φ 1, ini
bermakna dengan kaca pembesar anda boleh melihat butiran yang lebih halus pada objek berbanding dengan mata kasar.
Daripada rajah. 12 juga menunjukkan bahawa pembesaran linear kaca pembesar
Oleh kerana |OB 2 |=d o , dan |OB|≈F (panjang fokus kaca pembesar), maka
G \u003d tentang / F,
oleh itu, pembesaran yang diberikan oleh loupe adalah sama dengan nisbah jarak pandangan terbaik kepada panjang fokus loupe.
Mikroskop
Mikroskop ialah alat optik yang digunakan untuk memeriksa objek yang sangat kecil (termasuk yang tidak dapat dilihat dengan mata kasar) dari sudut pandangan yang besar.
Mikroskop terdiri daripada dua kanta menumpu - kanta fokus pendek dan kanta mata fokus panjang, jarak antaranya boleh diubah. Oleh itu, F 1<
Laluan sinar dalam mikroskop ditunjukkan dalam Rajah. 13. Kanta mencipta imej perantaraan nyata, songsang, diperbesarkan A 1 B 2 bagi objek AB.
nasi. 13
282.
Zum linear
Dengan bantuan mikrometrik
skru, kanta mata diletakkan
berkenaan dengan lensa
supaya ia adalah pertengahan
imej tepat A\B\ mata-
tersekat antara fokus hadapan
som RF dan pusat optik
kanta mata okular. Kemudian kanta mata
menjadi kaca pembesar dan mencipta khayalan
saya, langsung (berkaitan dengan
pertengahan) dan meningkat
Imej LHF subjek av.
Kedudukannya boleh didapati
menggunakan sifat fokus
satah dan paksi sisi (paksi
O ^ P 'dijalankan selari dengan lu-
chu 1, dan paksi OchR "- selari-
tetapi rasuk 2). Seperti yang dilihat daripada
nasi. 282, penggunaan mikro
osprey membawa kepada ketara
mu meningkatkan sudut pandangan,
di bawahnya mata dilihat
terdapat objek (fa ^> fO, yang pos-
mahu melihat butiran, bukan vi-
nampak dengan mata kasar.
mikroskop
\AM 1L2J2 I|d||
G=
\AB\ |L,5,| \AB\
Oleh kerana \A^Vch\/\A\B\\== Gok ialah pembesaran linear bagi kanta mata dan
\A\B\\/\AB\== Gob - pembesaran linear kanta, kemudian linear
pembesaran mikroskop
(17.62)
G == Gob Gok.
Daripada rajah. 282 menunjukkan bahawa
» |L1Y,1 |0,R||
\ AB \ 150.1 '
di mana 10.5, | = |0/7, | +1/^21+1ad1.
Biarkan 6 menyatakan jarak antara fokus belakang kanta
dan fokus hadapan kanta mata, iaitu 6 = \P\P'r\. Sejak 6 ^> \OP\\
dan 6 » \P2B\, kemudian |0|5|1 ^ 6. Sejak |05|| ^ Rob, kami faham
b
Rob
(17.63)
Pembesaran linear kanta mata ditentukan oleh formula yang sama
(17.61), iaitu pembesaran kaca pembesar, i.e.
384
Gok=
a"
Gok
(17.64)
(17.65)
Menggantikan (17.63) dan (17.64) ke dalam formula (17.62), kita memperoleh
bio
G==
/^rev/m
Formula (17.65) menentukan pembesaran linear mikroskop.
Terdapat objek yang mampu mengubah ketumpatan kejadian fluks sinaran elektromagnet pada mereka, iaitu sama ada meningkatkannya dengan mengumpulnya pada satu titik, atau mengurangkannya dengan menyerakkannya. Objek ini dipanggil kanta dalam fizik. Mari kita pertimbangkan soalan ini dengan lebih terperinci.
Apakah kanta dalam fizik?
Konsep ini bermaksud sama sekali objek yang mampu mengubah arah perambatan sinaran elektromagnet. Ini ialah definisi umum kanta dalam fizik, yang merangkumi cermin mata optik, kanta magnet dan graviti.
Dalam artikel ini, perhatian utama akan diberikan kepada cermin mata optik, iaitu objek yang diperbuat daripada bahan lutsinar dan dihadkan oleh dua permukaan. Salah satu permukaan ini semestinya mempunyai kelengkungan (iaitu, menjadi sebahagian daripada sfera jejari terhingga), jika tidak objek itu tidak akan mempunyai sifat mengubah arah perambatan sinar cahaya.
Prinsip kanta
Intipati objek optik mudah ini adalah fenomena pembiasan cahaya matahari. Pada awal abad ke-17, ahli fizik dan astronomi Belanda yang terkenal Willebrord Snell van Rooyen menerbitkan undang-undang pembiasan, yang kini menggunakan nama terakhirnya. Perumusan undang-undang ini adalah seperti berikut: apabila cahaya matahari melalui antara muka antara dua media telus optik, maka hasil darab sinus antara rasuk dan normal ke permukaan dan indeks biasan medium di mana ia merambat adalah pemalar. nilai.
Untuk menjelaskan perkara di atas, mari kita berikan contoh: biarkan cahaya jatuh di permukaan air, manakala sudut antara normal ke permukaan dan rasuk adalah sama dengan θ 1 . Kemudian, pancaran cahaya dibiaskan dan memulakan perambatannya di dalam air yang sudah berada pada sudut θ 2 kepada normal ke permukaan. Menurut undang-undang Snell, kita mendapat: sin (θ 1) * n 1 \u003d sin (θ 2) * n 2, di sini n 1 dan n 2 ialah indeks biasan untuk udara dan air, masing-masing. Apakah indeks biasan? Ini ialah nilai yang menunjukkan berapa kali kelajuan perambatan gelombang elektromagnet dalam vakum adalah lebih besar daripada untuk medium telus optik, iaitu, n = c/v, di mana c dan v ialah kelajuan cahaya dalam vakum dan dalam medium , masing-masing.
Fizik kejadian pembiasan terletak pada pelaksanaan prinsip Fermat, mengikut mana cahaya bergerak sedemikian rupa untuk menutup jarak dari satu titik ke titik lain dalam ruang dalam masa yang paling singkat.
Jenis kanta optik dalam fizik ditentukan semata-mata oleh bentuk permukaan yang membentuknya. Arah pembiasan kejadian rasuk pada mereka bergantung pada bentuk ini. Jadi, jika kelengkungan permukaan adalah positif (cembung), maka, apabila keluar dari kanta, pancaran cahaya akan merambat lebih dekat dengan paksi optiknya (lihat di bawah). Sebaliknya, jika kelengkungan permukaan adalah negatif (cekung), kemudian melalui kaca optik, rasuk akan bergerak menjauhi paksi pusatnya.
Kami perhatikan sekali lagi bahawa permukaan mana-mana kelengkungan membiaskan sinar dengan cara yang sama (mengikut undang-undang Stella), tetapi normal bagi mereka mempunyai cerun yang berbeza berbanding paksi optik, mengakibatkan tingkah laku sinar yang dibiaskan yang berbeza.
Kanta yang dibatasi oleh dua permukaan cembung dipanggil kanta penumpuan. Sebaliknya, jika ia dibentuk oleh dua permukaan dengan kelengkungan negatif, maka ia dipanggil hamburan. Semua pandangan lain dikaitkan dengan gabungan permukaan yang ditunjukkan, yang mana satah turut ditambah. Apakah sifat yang akan dimiliki oleh kanta gabungan (meresap atau menumpu) bergantung pada jumlah kelengkungan jejari permukaannya.
Unsur kanta dan sifat sinar
Untuk membina kanta dalam fizik pengimejan, adalah perlu untuk membiasakan diri dengan unsur-unsur objek ini. Mereka disenaraikan di bawah:
- Paksi optik utama dan pusat. Dalam kes pertama, ia bermaksud garis lurus yang melepasi serenjang dengan kanta melalui pusat optiknya. Yang terakhir, seterusnya, adalah titik di dalam kanta, yang melaluinya rasuk tidak mengalami pembiasan.
- Panjang fokus dan fokus - jarak antara pusat dan titik pada paksi optik, di mana semua sinar yang datang pada kanta selari dengan paksi ini dikumpulkan. Takrifan ini adalah benar untuk mengumpul cermin mata optik. Dalam kes kanta mencapah, bukan sinar itu sendiri yang akan menumpu ke satu titik, tetapi kesinambungan khayalan mereka. Titik ini dipanggil fokus utama.
- kuasa optik. Ini adalah nama salingan panjang fokus, iaitu, D \u003d 1 / f. Ia diukur dalam diopter (diopter), iaitu, 1 diopter. = 1 m -1.
Berikut adalah sifat utama sinar yang melalui kanta:
- rasuk yang melalui pusat optik tidak mengubah arah pergerakannya;
- kejadian sinar selari dengan paksi optik utama menukar arahnya supaya ia melalui fokus utama;
- sinaran yang jatuh pada kaca optik di mana-mana sudut, tetapi melalui fokusnya, menukar arah perambatannya sedemikian rupa sehingga ia menjadi selari dengan paksi optik utama.
Sifat sinar di atas untuk kanta nipis dalam fizik (sebagaimana ia dipanggil, kerana tidak kira apa sfera yang ia terbentuk dan betapa tebalnya, hanya sifat optik bahan objek) digunakan untuk membina imej di dalamnya.
Imej dalam cermin mata optik: bagaimana untuk membina?
Rajah di bawah menunjukkan secara terperinci skema untuk membina imej dalam kanta cembung dan cekung objek (anak panah merah) bergantung pada kedudukannya.
Kesimpulan penting berikutan daripada analisis litar dalam rajah:
- Mana-mana imej dibina pada hanya 2 sinar (melepasi pusat dan selari dengan paksi optik utama).
- Kanta penumpu (ditandakan dengan anak panah di hujung menghala ke luar) boleh memberikan kedua-dua imej yang diperbesar dan dikecilkan, yang seterusnya boleh menjadi nyata (nyata) atau khayalan.
- Jika objek berada dalam fokus, maka kanta tidak membentuk imejnya (lihat rajah bawah di sebelah kiri dalam rajah).
- Cermin mata optik berselerak (ditandakan dengan anak panah di hujungnya menghala ke dalam) sentiasa memberikan imej yang berkurangan dan maya tanpa mengira kedudukan objek.
Mencari jarak ke imej
Untuk menentukan pada jarak berapa imej akan muncul, mengetahui kedudukan objek itu sendiri, kami memberikan formula kanta dalam fizik: 1/f = 1/d o + 1/d i , di mana d o dan d i ialah jarak ke objek dan ke imejnya dari pusat optik, masing-masing, f ialah fokus utama. Jika kita bercakap tentang mengumpul kaca optik, maka f-nombor akan menjadi positif. Sebaliknya, untuk kanta mencapah, f adalah negatif.
Mari kita gunakan formula ini dan selesaikan masalah mudah: biarkan objek berada pada jarak d o = 2*f dari pusat kaca optik yang mengumpul. Di manakah imejnya akan muncul?
Daripada keadaan masalah kita ada: 1/f = 1/(2*f)+1/d i . Daripada: 1/d i = 1/f - 1/(2*f) = 1/(2*f), iaitu d i = 2*f. Oleh itu, imej akan muncul pada jarak dua fokus dari kanta, tetapi di sisi lain daripada objek itu sendiri (ini ditunjukkan oleh tanda positif nilai d i).
Cerita pendek
Ia ingin tahu untuk memberikan etimologi perkataan "lensa". Ia berasal dari perkataan Latin lens dan lentis, yang bermaksud "lentil", kerana objek optik dalam bentuknya benar-benar kelihatan seperti buah tumbuhan ini.
Kuasa biasan badan lutsinar sfera diketahui oleh orang Rom purba. Untuk tujuan ini, mereka menggunakan bekas kaca bulat yang diisi dengan air. Kanta kaca sendiri mula dibuat hanya pada abad ke-13 di Eropah. Mereka digunakan sebagai alat membaca (cermin mata moden atau kaca pembesar).
Penggunaan aktif objek optik dalam pembuatan teleskop dan mikroskop bermula sejak abad ke-17 (pada awal abad ini, Galileo mencipta teleskop pertama). Ambil perhatian bahawa rumusan matematik undang-undang pembiasan Stella, tanpa pengetahuan yang mustahil untuk mengeluarkan kanta dengan sifat yang dikehendaki, telah diterbitkan oleh saintis Belanda pada awal abad ke-17 yang sama.
Lain-lain jenis kanta
Seperti yang dinyatakan di atas, sebagai tambahan kepada objek biasan optik, terdapat juga objek magnet dan graviti. Contoh yang pertama ialah kanta magnetik dalam mikroskop elektron, contoh yang jelas bagi yang terakhir ialah herotan arah fluks cahaya apabila ia melepasi berhampiran jasad kosmik yang besar (bintang, planet).
Aplikasi pembiasan cahaya yang paling penting ialah penggunaan kanta, yang biasanya diperbuat daripada kaca. Dalam rajah anda melihat keratan rentas pelbagai kanta. Lensa dipanggil jasad lutsinar yang dibatasi oleh permukaan sfera atau sfera rata. Mana-mana kanta yang lebih nipis di tengah daripada di tepi akan, dalam vakum atau gas, kanta mencapah. Sebaliknya, mana-mana kanta yang lebih tebal di tengah daripada di tepi akan kanta penumpuan.
Untuk penjelasan, rujuk lukisan. Di sebelah kiri, ditunjukkan bahawa sinaran bergerak selari dengan paksi optik utama kanta menumpu, selepas ia "bertumpu", melalui titik F - sah fokus utama kanta penumpuan. Di sebelah kanan, laluan sinar cahaya melalui kanta mencapah ditunjukkan selari dengan paksi optik utamanya. Sinar selepas kanta "mencapah" dan seolah-olah datang dari titik F ', dipanggil khayalan fokus utama kanta mencapah. Ia tidak nyata, tetapi khayalan kerana sinar cahaya tidak melaluinya: hanya sambungan khayalan (khayalan) mereka bersilang di sana.
Dalam fizik sekolah, hanya yang dipanggil kanta nipis, yang, tanpa mengira simetri "keratan" mereka, sentiasa ada dua fokus utama terletak pada jarak yang sama dari kanta. Jika sinaran diarahkan pada sudut ke paksi optik utama, maka kita akan menemui banyak fokus lain dalam kanta menumpu dan / atau mencapah. ini, helah sampingan, akan terletak jauh dari paksi optik utama, tetapi masih berpasangan pada jarak yang sama dari kanta.
Kanta bukan sahaja boleh mengumpul atau menyerakkan sinar. Menggunakan kanta, anda boleh mendapatkan imej objek yang diperbesarkan dan dikecilkan. Contohnya, terima kasih kepada kanta menumpu, imej patung emas yang diperbesarkan dan terbalik diperoleh pada skrin (lihat rajah).
Eksperimen menunjukkan: imej yang berbeza muncul, jika objek, kanta dan skrin terletak pada jarak tertentu antara satu sama lain. Bergantung pada mereka, imej boleh terbalik atau lurus, diperbesar atau dikecilkan, nyata atau khayalan.
Keadaan apabila jarak d dari objek ke kanta lebih besar daripada panjang fokusnya F, tetapi kurang daripada panjang fokus dua kali 2F, diterangkan dalam baris kedua jadual. Inilah yang kita perhatikan dengan patung itu: imejnya adalah nyata, terbalik dan diperbesarkan.
Jika imej itu nyata, ia boleh ditayangkan ke skrin. Dalam kes ini, imej akan kelihatan dari mana-mana tempat di dalam bilik yang skrinnya kelihatan. Jika imej adalah khayalan, maka ia tidak boleh ditayangkan ke skrin, tetapi hanya boleh dilihat dengan mata, meletakkannya dengan cara tertentu berhubung dengan kanta (anda perlu melihat "ke dalamnya").
Pengalaman menunjukkan bahawa kanta mencapah memberikan imej maya langsung yang dikurangkan pada sebarang jarak dari objek ke kanta.
Dalam pelajaran ini, kami akan mengulangi ciri-ciri penyebaran sinar cahaya dalam media lutsinar homogen, serta tingkah laku sinar apabila mereka melintasi sempadan antara pemisahan cahaya dua media lutsinar homogen, yang sudah anda ketahui. Berdasarkan pengetahuan yang telah diperolehi, kita akan dapat memahami maklumat berguna tentang objek bercahaya atau menyerap cahaya yang boleh kita perolehi.
Juga, menggunakan undang-undang pembiasan dan pantulan cahaya yang sudah biasa kepada kita, kita akan belajar bagaimana menyelesaikan masalah utama optik geometri, yang tujuannya adalah untuk membina imej objek yang dipersoalkan, yang dibentuk oleh sinar yang jatuh ke dalam mata manusia.
Mari kita berkenalan dengan salah satu peranti optik utama - kanta - dan formula kanta nipis.
2. Portal Internet "CJSC "Makmal Opto-Technological"" ()
3. Portal Internet "OPTIK GEOMETRI" ()
Kerja rumah
1. Menggunakan kanta pada skrin menegak, imej sebenar mentol diperolehi. Bagaimanakah imej akan berubah jika bahagian atas kanta ditutup?
2. Bina imej bagi objek yang diletakkan di hadapan kanta tumpu dalam kes berikut: 1. ; 2.; 3.; empat. .