O lentilă convergentă este un sistem optic care este ca o sferă aplatizată, ale cărei margini sunt mai subțiri decât centrul optic. Pentru a construi corect o imagine într-o lentilă convergentă, trebuie să țineți cont de câteva puncte importante care vor juca un rol cheie atât în ​​construcția, cât și în imaginea rezultată a obiectului. Multe dispozitive moderne rulează pe acestea principii simple, folosind proprietățile unei lentile convergente și geometria construcției unei imagini a unui obiect.

Apărut în secolul al XX-lea, cuvântul provine din latină. Sticlă desemnată cu un centru convex sau concav. După o perioadă scurtă de timp, a început să fie folosit activ în fizică și s-a răspândit cu ajutorul științei și instrumentelor care au fost realizate pe baza ei. Diagrama unei lentile colectoare este un sistem de două emisfere turtite la margini, care sunt legate între ele printr-o latură plată și au același centru.

Punctul focal al unei lentile convergente este punctul în care se intersectează toate razele de lumină care trec. Acest punct este foarte important la construcție.

Distanța focală a lentilei colectoare- acesta nu este altceva decât un segment de la centrul acceptat al lentilei până la focalizare.

În funcție de locul exact pe care va fi amplasat obiectul care urmează să fie construit pe axa optică, puteți obține mai multe opțiuni tipice. Primul lucru de luat în considerare este când subiectul este direct focalizat. În acest caz, pur și simplu nu va fi posibilă construirea unei imagini, deoarece razele vor rula paralele unele cu altele. Prin urmare, este imposibil să obțineți o soluție. Acesta este un fel de anomalie în construcția imaginii unui obiect, care este justificată de geometrie.

Construirea unei imagini cu o lentilă convergentă subțire Nu este dificil dacă utilizați abordarea și algoritmul potrivite, datorită cărora puteți obține o imagine a oricărui obiect. Pentru a construi o imagine a unui obiect sunt suficiente două puncte principale, cu ajutorul cărora nu va fi dificil să proiectați imaginea obținută ca urmare a refracției luminii într-o lentilă colectoare. Merită remarcat principalele puncte în timpul construcției, fără de care va fi imposibil de făcut:

• O linie care trece prin centrul lentilei este considerată o rază, care își schimbă foarte ușor direcția în timpul trecerii prin lentilă.
• O linie trasată paralelă cu axa sa optică principală, care, după refracția în lentilă, trece prin focalizarea lentilelor convergente

Vă rugăm să rețineți că informațiile despre modul în care este calculată formula lentila optică disponibil la această adresă: .

Construirea unei imagini într-o fotografie cu lentile convergente

Mai jos sunt fotografii pe tema articolului „Construirea unei imagini într-o lentilă convergentă”. Pentru a deschide galeria foto, faceți clic pe miniatura imaginii.

Refracția luminii la limitele plate (prismă triunghiulară, placă plan-paralelă) duce la o deplasare a imaginilor în raport cu obiectele fără modificarea dimensiunii acestora. Refracția luminii pe corpuri transparente optic omogene delimitate de suprafețe sferice duce la formarea unor imagini care diferă ca dimensiune de obiecte - mărite, reduse (în unele cazuri egale).

• Corpurile transparente delimitate de două suprafețe sferice se numesc lentile.

• Lentilele sunt un element esențial al unei varietăți de instrumente și sisteme optice, de la cei mai simpli ochelari la microscoape și telescoape gigantice, care pot extinde semnificativ câmpul vizual.

• Lentilele pentru lumina vizibilă sunt de obicei din sticlă; pentru radiații ultraviolete - din cuarț, fluorit, fluorură de litiu etc.; pentru radiații infraroșii - din siliciu, germaniu, fluorit, fluorură de litiu etc.

Plan

1. Prezentarea materialului educațional printr-un proiector multimedia.

• Lentile. Puncte principale, linii, planuri.

• Dezavantajele lentilelor.

• Construirea unei imagini în lentile subțiri.

2. Sarcini de autocontrol: rezolvarea problemelor interactive privind construirea imaginilor în lentile cu verificarea finalizării. Lucrul cu CD-ul „Fizica, clasele 7-11. Biblioteca de mijloace vizuale.” 1C: Scoala.

3. Rezolvarea problemelor de construcție. Lucrul cu Consiliul Interwrite.

4. Controlul de testare. Lucrul cu sistemul online de control al cunoștințelor Interwrite PRS.

5. Interactiv teme pentru acasă. Lucrul cu CD-ul „Fizica, clasele 10-11. Pregătirea pentru examenul de stat unificat.” 1C: Scoala.

6. Rezultate

Lentile Puncte principale, linii, planuri

Caracteristicile geometrice ale lentilelor.

Tipuri de lentile.

Distanța focală și puterea optică a lentilelor.

Dependența distanței focale de razele de curbură ale suprafețelor sferice și de indicele de refracție relativ al materialului lentilei.

Lentila sferica

• Segmentul axei optice cuprins între sferele care delimitează lentila se numește grosimea lentilei l. Lentila se numește subţire, Dacă l R1 și l R2, unde R1Și R2 sunt razele sferelor care delimitează lentila. Aceste raze se numesc razele de curbură suprafețele lentilelor.

Caracteristicile geometrice ale lentilelor

• Pentru o suprafață sferică care este convexă în raport cu planul principal al lentilei, raza de curbură este considerată pozitivă.

• Pentru o suprafață sferică concavă în raport cu planul principal al lentilei, raza de curbură este considerată negativă.

Tipuri de lentile

Pe baza formei suprafețelor sferice de delimitare, se disting șase tipuri de lentile:

Aspectul principalelor tipuri de lentile

Sarcina 1: Construiți calea razelor într-o prismă și trageți o concluzie despre natura devierii razelor.

Sarcina 2: Construiți calea razelor în prismă și trageți o concluzie despre natura devierii razelor.

Lentila ca un set de prisme

Refracția de către o lentilă divergentă (n21 > 1) a razelor paralele cu axa optică principală: focarul principal al lentilei divergente

Refracția razelor de lumină paralele pe suprafețele sferice

• Cursul razelor paralele 1, 2, 3 după trecerea prin sistemul de prisme la o valoare dată a indicelui relativ de refracție al substanței prismei depinde de locația prismelor.

• Razele după refracție fie călătoresc într-un fascicul convergent și intersectează axa optică principală într-un punct F, sau divergente, iar apoi axa optică principală este străbătută de prelungirile razelor refractate.

• Punctul de pe axa optică principală în care se intersectează razele refractate (sau prelungirile lor) incidente pe lentilă paralel cu axa sa optică principală se numește focarul principal al lentilei. Focarele principale sunt situate simetric față de planul lentilei (într-un mediu omogen)

Lucrul cu modelul „Lungimea focală a obiectivului”

• Este ilustrat conceptul de focalizare a obiectivului, atât primar, cât și secundar.

• Este ilustrată dependența distanței focale și a puterii optice a lentilei de razele de curbură ale suprafețelor și raportul dintre densitățile optice ale substanței lentilei și substanței medii.

Distanța focală și puterea optică a lentilei

Relația dintre distanța focală și raza de curbură a unei lentile colectoare ( n 21 > 1)

Distanța focală a obiectivului

Colectarea lentilelor

Pe problema distanței focale

• Când n21 = 1 (când lentila este într-un mediu cu un indice de refracție absolut n1 egal cu indicele de refracție absolut al materialului lentilei n2), o lentilă de orice tip nu refractă: (n21 – 1) = 0, deci D = 0.

• Dacă există medii diferite pe diferite părți ale obiectivului, atunci distanța focală din stânga și din dreapta nu este aceeași.

• În general, nu se poate judeca natura refracției razelor paralele de către o lentilă doar pe baza aspectului (tipul de lentilă ar trebui să se țină seama de raportul indicilor de refracție ai substanței lentilei și a mediului, de aceea este de preferat); pentru a folosi simbolurile lentilelor.

Calea razelor paralele

Razele incidente pe o lentilă colectoare paralelă cu axa optică secundară trec prin focarul secundar posterior al lentilei după refracție.

Puncte, linii, planuri caracteristice ale lentilelor convergente și divergente

Puncte O 1 și O 2 – centrele suprafețelor sferice,

O 1O 2 – axa optică principală,

O- centru optic,

F- concentrare principala F"- focus lateral

DE"– axa optică secundară,

Ф – plan focal.

Dezavantajele lentilelor (aberații)

Aberații geometrice

Aberația sferică

Aberația de difracție

Dezavantajele lentilelor

• geometric (aberație sferică, comă, astigmatism, curbură câmpului imaginii, distorsiune),

• cromatic,

• aberația de difracție.

Aberația sferică

Aberația sferică este o distorsiune a imaginii în sistemele optice datorită faptului că o lentilă convergentă focalizează razele de lumină departe de axa optică principală mai aproape de lentilă decât razele apropiate de axa optică principală (paraxiale), iar o lentilă divergentă face opusul. Imaginea creată de un fascicul larg de raze refractate de lentilă se dovedește a fi neclară.

Aberatie cromatica

Distorsiunea imaginii datorată faptului că razele luminoase de diferite lungimi de undă sunt colectate după trecerea printr-o lentilă la distanțe diferite de aceasta se numește aberație cromatică; Ca urmare, atunci când utilizați lumină nemonocromatică, imaginea este neclară și marginile ei sunt colorate.

Cauzele aberației cromatice

Aberația cromatică apare din cauza dispersării luminii albe în materialul lentilei. Razele roșii, fiind refractate mai slab, sunt focalizate mai departe de lentilă. Albastrul și violetul, refractate mai puternic, sunt focalizate mai aproape.

Aberația de difracție

• Aberația de difracție este cauzată de proprietățile undei ale luminii.

Imaginea unui punct care emite lumină monocromatică, dată chiar și de un obiectiv ideal (fără a introduce nicio distorsiune) (lentila), nu este percepută de ochi ca punct, deoarece din cauza difracției luminii este de fapt un punct de lumină rotund de finit. diametru d, înconjurat de mai multe inele întunecate și luminoase alternativ (așa-numitul punct de difracție, punct Airy, disc Airy).

Alte tipuri de aberații geometrice

Astigmatismul este o distorsiune a imaginii unui sistem optic asociată cu eterogenitatea substanței. Refracția razelor în diferite secțiuni ale unui fascicul de lumină trecătoare nu este aceeași.

Curbura câmpului de imagine datorită faptului că o imagine clară a unui obiect plat este situată pe o suprafață curbată.

Distorsiunea este curbura imaginii în sistemele optice din cauza măririi neuniforme a obiectelor de către lentilă de la mijloc până la margini. În acest caz, claritatea imaginii nu este afectată.

Coma este o aberație în care imaginea unui punct dată de sistem în ansamblu ia forma unui punct de împrăștiere asimetric datorită faptului că fiecare secțiune a sistemului optic îndepărtată de axa sa la o distanță d (zona inelului) dă o imagine a unui punct luminos sub forma unui inel, a cărui rază cu cât mai mult, cu atât mai mult d.

Modalități de a elimina deficiențele lentilelor

• Dispozitivele optice moderne nu folosesc lentile subțiri, ci sisteme complexe cu mai multe lentile de colectare și lentile divergente, în care este posibilă eliminarea aproximativă a diferitelor aberații, precum și deschiderea fasciculelor de lumină.

Imagini cu lentile subțiri

Imagistica optică

Cursul razelor caracteristice

Cazuri specifice de construcție în lentile

Caracteristici comparative ale imaginilor în lentile convergente și divergente

Imagine optică

O imagine optică este o imagine obținută ca urmare a acțiunii unei lentile sau a unui sistem optic asupra razelor care se propagă de la un obiect și care reproduce contururile și detaliile acestui obiect. Deoarece un obiect este o colecție de puncte strălucitoare cu lumină proprie sau reflectată, imaginea sa completă constă din imaginile tuturor acestor puncte.

Există imagini reale și imaginare. Dacă un fascicul de raze de lumină care emană din orice punct A al unui obiect, ca urmare a reflexiilor sau refracțiilor, converge într-un anumit punct A1, atunci A1 se numește imagine reală a punctului A. Dacă în punctul A1 nu sunt razele în sine. care se intersectează, dar prelungirile lor sunt trase spre latura , opusă direcției de propagare a luminii, atunci A1 se numește imaginea virtuală a punctului A.

Formarea imaginii în lentile

• O lentilă convergentă convertește un front de undă sferic divergent dintr-o sursă punctuală într-un front de undă convergent într-un punct din spatele lentilei dacă d > F;

• La d - front de undă sferic divergent de la o sursă punctuală într-un front de undă sferic divergent, ca și cum s-ar propaga dintr-o sursă punctiformă imaginară;

• La d = F– o undă sferică divergentă emisă de o sursă punctuală într-o undă refractă plană.

• O lentilă divergentă, ca rezultat al refracției, transformă fasciculele de lumină incidente asupra ei în unele divergente.

Ilustrație a transformării frontului de undă prin lentile

Pentru a determina poziția imaginii A1 a punctului luminos A, este suficient să luați două raze, a căror cale este cel mai ușor de construit. Există mai multe astfel de raze.

Lentila convergente

Raze caracteristice

Raze principale pentru o lentilă colectoare

Caracteristicile imaginilor din lentile

1. Lucrați cu modele interactive ale cursului „Fizică, clasele 7-11. Biblioteca de mijloace vizuale.” 1C: Scoala.

Comentariu despre lucrul cu modele interactive

„Construirea unei imagini a unui punct într-o lentilă colectoare”

Verificarea finalizării sarcinii de cercetare

„Construirea unei imagini a unui punct într-o lentilă divergentă”

2. Lucrați cu modele interactive ale cursului „Fizică, clasele 7-11. Biblioteca de mijloace vizuale.” 1C: Scoala.

Verificarea finalizării sarcinii de cercetare

„Construirea unei imagini a unei săgeți într-o lentilă de colectare”

Verificarea finalizării sarcinii de cercetare

„Construirea unei imagini a unei săgeți într-o lentilă divergentă”

3. Lucrați cu modele interactive ale cursului „Fizică, clasele 7-11. Biblioteca de mijloace vizuale.” 1C: Scoala.

Construirea unei imagini a unui pătrat într-o lentilă convergentă

Verificarea finalizării sarcinii de cercetare

„Construirea unei imagini a unui pătrat într-o lentilă convergentă”

Verificarea finalizării sarcinii de cercetare

„Construirea unei imagini a unui pătrat într-o lentilă divergentă”

Notă

• Dacă un obiect extins este situat perpendicular pe axa optică principală a unei lentile subțiri, atingându-l, atunci imaginea sa va fi perpendiculară pe acesta, deoarece toate punctele obiectului sunt echidistante de planul lentilei; Este suficient să găsiți prin construirea poziției imaginii punctului superior al obiectului și apoi să coborâți perpendiculara pe axa optică principală.

• Lentila înfățișează întotdeauna o linie dreaptă ca o linie dreaptă, distorsionează imaginile obiectelor spațiale: unghiurile din spațiul obiectelor și imaginile sunt diferite

Sarcină: observați cum se schimbă caracteristicile imaginii pe măsură ce un obiect se apropie de la infinit de planul lentilei colectoare de-a lungul axei optice principale. Analizați la ce distanțe ale unui obiect față de o lentilă colectoare subțire devine imaginea acestuia: a) reală; b) mărită; c) cu capul în jos. Umple tabelul.

Sarcina: observați cum se schimbă caracteristicile imaginii atunci când un obiect se apropie de la infinit de planul lentilei colectoare de-a lungul axei optice principale și completați tabelul. Indicați asemănările și diferențele dintre imaginile unui obiect dintr-o lentilă convergentă și divergentă.

Dependenta f(d)

Dependența distanței față de imagine de distanța dintre obiect și lentila colectoare

Dependenta G (d) pentru lentile convergente și divergente

Dependența măririi transversale de distanța dintre obiect și lentila colectoare

Cazuri specifice de construcție în lentile subțiri

Construirea unei imagini a unui obiect liniar situat oblic față de axa optică principală

Construirea unei imagini a unui obiect punctual situat pe axa optică principală a unei lentile colectoare

Construirea traseului unei raze refractate

într-o lentilă colectoare

Construirea traseului unui fascicul incident

într-o lentilă colectoare

Definirea grafică a focarelor lentilelor

Bine de reținut

• Dacă dimensiunile obiectului sunt mai mari decât dimensiunile lentilei, atunci construcția se poate face în mod obișnuit prin extinderea planului lentilei. Imaginea unui punct pe un obiect este determinată de un fascicul de raze care iese din acest punct și limitat de dimensiunile lentilei.

• Dacă obiectul este parțial îngrădit de lentilă de un ecran opac, atunci mai întâi construcția poate fi realizată în mod obișnuit, fără a ține cont de obstacol, după care este necesar să izolați fasciculul de raze care cad pe lentilă. și formează imaginea. Amintiți-vă: în unele poziții ale obstacolului, nu se obține deloc o imagine sau se obține doar o imagine a unei părți a obiectului.

• „Numărul” de raze care trec prin lentilă determină luminozitatea imaginii: imaginea este mai mult sau mai puțin intensă, dar nici forma și nici locația nu se modifică.

Notă

1. Puteți distinge o lentilă convergentă de o lentilă divergentă după cum urmează:

a) o lentilă convergentă produce o imagine reală pe ecran dintr-o lentilă divergentă de pe ecran se poate obține o umbră rotundă încadrată de un inel de lumină.

b) printr-o lentilă convergentă cu ochiul liber se poate vedea o imagine imaginară directă mărită a obiectelor, de exemplu litere dintr-o carte, iar printr-o lentilă divergentă - una redusă.

2. Cel mai simplu mod de a determina distanța focală a unei lentile convergente este de a obține o imagine a unui obiect îndepărtat pe ecran:

a) când d = ∞ f = F.

b) Dacă pe ecran o lentilă convergentă produce o imagine egală ca dimensiune cu obiectul, atunci d = f = 2F, Unde

Sarcina de autocontrol

Finalizați sarcina „Probleme de construcție a lentilelor interactive”

Sarcini interactive privind construirea de imagini în lentile

Probleme de rezolvat independent

Sarcina nr. 1

Sarcina nr. 2

Sarcina nr. 3

Sarcina nr. 4

Problema #5

Problema #6

Problema nr. 7.1

Problema nr. 7.2

Problema nr. 7.3

Problema nr. 8

Când rezolvați probleme care implică construcția în raze paralele, este util să rețineți:

• un obiect punctual și imaginea sa se află pe aceeași axă optică; acest lucru ne permite să găsim poziția centrului optic al lentilei prin construcție;

• axa optică principală este perpendiculară pe planul lentilei;

• obiectul și imaginea sa virtuală sunt situate pe o parte a planului obiectivului, obiectul și imaginea sa reală sunt pe părți opuse.

• obiectul și imaginea lui verticală sunt întotdeauna situate pe o parte a axei optice principale a lentilei, obiectul și imaginea sa inversată sunt pe părți opuse. Imaginile directe sunt întotdeauna virtuale.

• imaginile reale sunt produse doar de o lentilă convergentă, în timp ce imaginile imaginare sunt produse atât de o lentilă convergentă, cât și de una divergentă. Într-un obiectiv convergent imaginea virtuală este întotdeauna mărită, într-o lentilă divergentă este redusă.

Sarcina nr. 1 Construiți o imagine a unui obiect situat pe axa optică principală a unei lentile colectoare.

Sarcina nr. 2 Construiți o imagine a unui obiect situat între focalizarea și centrul optic al unei lentile convergente.

Sarcina nr. 3 Construiți o imagine a unui obiect situat deasupra axei optice principale a unei lentile colectoare deasupra focalizării.

Sarcina nr. 4 Construiți o imagine a unui obiect înclinat într-o lentilă divergentă.

Problema nr. 5 Este cunoscută calea fasciculului 1 într-o lentilă colectoare. Găsiți calea razei 2 prin construcție.

Problema nr. 6 Este cunoscută calea fasciculului 1 într-o lentilă divergentă. Găsiți calea razei 2 prin construcție.

Sarcina nr. 7.1 Figura prezintă o sursă de lumină Sși imaginea lui S DESPRE 1DESPRE

Sarcina nr. 7.2 Figura prezintă o sursă de lumină Sși imaginea lui S’, precum și axa optică principală DESPRE 1DESPRE 2. Găsiți prin construcție centrul optic al lentilei și poziția focarelor sale principale.

Sarcina nr. 7.3 Figura prezintă o sursă de lumină Sși imaginea lui S’, precum și axa optică principală DESPRE 1DESPRE 2. Găsiți prin construcție centrul optic al lentilei și poziția focarelor sale principale.

Problema nr. 8 AB este un obiect, A’B’ este imaginea lui din lentilă. Prin construcție, găsiți centrul optic al lentilei, poziția axei sale optice principale și focarele principale.

Testarea sarcinilor de control

Exercitiul 1

Sarcina 2

Sarcina 3

Sarcina 4

Sarcina 5

Sarcina 6

Sarcina 7

Exercitiul 1

• Sticlă ( n= 1,51) o lentilă convex-concavă, a cărei grosime în centru este mai mare decât la margini, este plasată succesiv în diferite medii: în aer ( n= 1,0), în apă ( n= 1,33), în alcool etilic ( n= 1,36), în disulfură de carbon ( n= 1,63). În care dintre aceste medii va fi lentila divergentă?

1. Niciuna

2. În alcool etilic

3. Numai în apă

4. Numai în disulfură de carbon

5. Nu există date suficiente pentru a răspunde

Sarcina 2

Un fascicul de lumină cade pe o lentilă colectoare paralelă cu axa optică. După trecerea prin lentilă, fasciculul va călători de-a lungul liniei:

Sarcina 3

Lentila convergente L construiește o imagine a unui obiect S

Sarcina 4

lentila divergente L construiește o imagine a unui obiect S. Alegeți locația corectă și dimensiunea imaginii.

Sarcina 5

Folosind o lentilă, se obține pe ecran o imagine inversată a flăcării unei lumânări. Cum se va schimba dimensiunea imaginii dacă o parte a lentilei este ascunsă de o coală de hârtie?

Sarcina 6

Figura arată locația unei lentile convergente și a trei obiecte în fața acesteia. Imaginea căruia dintre aceste obiecte va fi reală, mărită și inversată?

Sarcina 7

Un obiect este adus mai aproape de la infinit de punctul de focalizare frontal F 1 lentilă convergentă. Cum se schimbă dimensiunea imaginii? Hși distanța de la obiectiv la imagine f? Distanța focală a lentilei este F.

Temă interactivă

Teme pentru acasă

Lucrul cu CD-ul „Fizica, clasele 10-11. Pregătirea pentru examenul de stat unificat”: secțiunea „Optică geometrică”, sarcina 38 „Construirea unei imagini a unei săgeți perpendiculară pe axa optică într-o lentilă convergentă și caracteristicile imaginii”, sarcina 39 „Construirea unei imagini a unei săgeți perpendiculară pe optic axa într-o lentilă divergentă și caracteristicile imaginii”, sarcina 48 (faceți un desen pentru problemă, transferați desenul într-un caiet).

Rezultate

• .

• .

Resursele informative utilizate

• Fizica, clasele 7-11. Biblioteca de mijloace vizuale. 1C: Scoala

• Fizica, clasele 10-11. Pregătirea pentru examenul de stat unificat. 1C: Scoala

• Fizica deschisă 2.6. Physicon

• Manuale de fizică pentru clasa a 11-a, editate de A. A. Pinsky, O. F. Kabardin și V. A. Kasyanov și alții.

Lucrul cu modelul „Lungimea focală a obiectivului”(lentila convergente)

1. Este ilustrată dependența distanței focale și a puterii optice a lentilei de razele de curbură ale suprafețelor și raportul dintre densitățile optice ale substanței lentilei și substanței medii.

Lucrul cu modelul de distanță focală a obiectivului (obiective divergente)

1. Este ilustrată dependența distanței focale și a puterii optice a lentilei de razele de curbură ale suprafețelor și raportul dintre densitățile optice ale substanțelor lentilei și substanța mediului.

Natura și poziția imaginii unui obiect extins în funcție de poziția acestui obiect față de lentila de colectare

Natura și poziția imaginii unui obiect extins în funcție de poziția acestui obiect față de lentila de colectare

• O lentilă convergentă produce atât imagini reale, cât și virtuale, atât verticale, cât și inversate, atât reduse, cât și mărite.

• Pe măsură ce obiectul se apropie de lentilă, dimensiunea imaginii crește, imaginea se îndepărtează de lentilă la infinit la d = F. La d pe măsură ce vă apropiați de centrul optic, se obține o imagine virtuală care își schimbă dimensiunea.

• Umbrirea arată zonele de existență ale imaginii: în dreapta - real, în stânga - imaginar.

Natura și poziția imaginii unui obiect extins în funcție de poziția acestui obiect față de lentila divergentă

Natura și poziția imaginii unui obiect extins în funcție de poziția acestui obiect față de lentila divergentă

• O lentilă divergentă produce doar imagini reduse directe imaginare.

• Pe măsură ce obiectul se apropie de lentila divergentă, dimensiunea imaginii crește, iar imaginea se apropie de centrul optic al lentilei. La d = F Există o imagine în lentila divergentă.

• Umbrirea arată regiunea de existență a imaginilor virtuale într-o lentilă divergentă.

Construirea unei imagini a unui punct dintr-o lentilă colectoare

Construirea unei imagini a unui punct într-o lentilă divergentă

Construirea unei imagini a unei săgeți într-o lentilă de colectare

• Imaginea unui obiect extins este compusă din imagini ale punctelor individuale ale acestui obiect.

Construirea unei imagini a unei săgeți într-o lentilă divergentă

Subiecte ale codificatorului examenului unificat de stat: construcția imaginilor în lentile, formulă lentilă subțire.

Regulile pentru calea razelor în lentilele subțiri, formulate în, ne conduc la cea mai importantă afirmație.

Teorema imaginii. Dacă există un punct luminos în fața lentilei, atunci după refracția în lentilă, toate razele (sau continuările lor) se intersectează într-un punct.

Un punct se numește imagine punct.

Dacă razele refractate se intersectează într-un punct, atunci imaginea este numită valabil. Poate fi obținut pe ecran, deoarece energia razelor de lumină este concentrată într-un punct.

Dacă la un moment dat nu razele refractate în sine se intersectează, ci continuările lor (acest lucru se întâmplă când razele refractate diverg după lentilă), atunci imaginea se numește imaginară. Nu poate fi văzut pe ecran deoarece nu există energie concentrată în acel punct. O imagine virtuală, să ne amintim, apare datorită particularității creierului nostru - pentru a completa razele divergente până la intersecția lor imaginară și pentru a vedea un punct luminos la această intersecție. O imagine imaginară există doar în conștiința noastră.

Teorema imaginii servește ca bază pentru construirea imaginilor în lentile subțiri. Vom demonstra această teoremă atât pentru o lentilă convergentă, cât și pentru una divergentă.

Lentila convergentă: imagine reală a unui punct.

Mai întâi, să ne uităm la o lentilă convergentă. Fie distanța de la punct la obiectiv și distanța focală a lentilei. Există două cazuri fundamental diferite: și (precum și un caz intermediar). Vom examina aceste cazuri unul câte unul; în fiecare dintre ele noi
Să discutăm proprietățile imaginilor unei surse punctuale și ale unui obiect extins.

Primul caz: . Sursa de lumină punctuală este situată mai departe de lentilă decât planul focal stâng (Fig. 1).

Fasciculul care trece prin centrul optic nu este refractat. Noi vom lua arbitrar raza, vom construi un punct în care raza refractată se intersectează cu raza și apoi vom arăta că poziția punctului nu depinde de alegerea razei (cu alte cuvinte, punctul este același pentru toate razele posibile) . Astfel, rezultă că toate razele care emană din punct, după refracția în lentilă, se intersectează în punct și teorema imaginii va fi dovedită pentru cazul în cauză.

Vom găsi punctul trasând calea ulterioară a razei. Știm să facem asta: desenăm axa optică secundară paralelă cu fasciculul până când se intersectează cu planul focal la focarul secundar, după care desenăm raza refractată până când se intersectează cu raza în punctul .

Acum vom căuta distanța de la punct până la lentilă. Vom arăta că această distanță se exprimă numai prin și , adică este determinată doar de poziția sursei și de proprietățile lentilei și, prin urmare, nu depinde de raza specifică.

Să coborâm perpendicularele pe axa optică principală. Să o desenăm și paralel cu axa optică principală, adică perpendicular pe lentilă. Obținem trei perechi de triunghiuri similare:

, (1)
, (2)
. (3)

Ca rezultat, avem următorul lanț de egalități (numărul formulei de deasupra semnului egal indică din ce pereche de triunghiuri similare a fost obținută această egalitate).

(4)

Dar, deci, relația (4) este rescrisă ca:

. (5)

De aici găsim distanța necesară de la punct la lentilă:

. (6)

După cum vedem, chiar nu depinde de alegerea fasciculului. În consecință, orice rază după refracția din lentilă va trece prin punctul pe care l-am construit, iar acest punct va fi o imagine reală a sursei

Teorema imaginii este dovedită în acest caz.

Importanța practică a teoremei imaginii este aceasta. Deoarece toate razele sursei se intersectează după lentilă într-un punct - imaginea acesteia - atunci pentru a construi imaginea este suficient să luați cele două raze cele mai convenabile. Care anume?

Dacă sursa nu se află pe axa optică principală, următoarele sunt potrivite ca raze convenabile:

O rază care trece prin centrul optic al unei lentile nu este refractată;
- o raza paralela cu axa optica principala - dupa refractie trece prin focar.

Construcția unei imagini folosind aceste raze este prezentată în Fig. 2.

Dacă punctul se află pe axa optică principală, atunci rămâne o singură rază convenabilă - care rulează de-a lungul axei optice principale. Ca a doua grindă trebuie să o luăm pe cea „incomodă” (Fig. 3).

Să ne uităm din nou la expresia (5). Poate fi scris într-o formă ușor diferită, mai atractivă și mai memorabilă. Să mutăm mai întâi unitatea la stânga:

Acum să împărțim ambele părți ale acestei egalități la A:

(7)

Relația (7) se numește formula de lentile subțiri(sau doar formula lentilei). Până acum, formula lentilei a fost obținută pentru cazul unei lentile convergente și pentru . În viitor, vom obține modificări ale acestei formule pentru alte cazuri.

Acum să revenim la relația (6). Importanța sa depășește faptul că demonstrează teorema imaginii. Mai vedem ca nu depinde de distanta (Fig. 1, 2) dintre sursa si axa optica principala!

Aceasta înseamnă că indiferent de punctul de pe segment pe care îl luăm, imaginea acestuia va fi la aceeași distanță de obiectiv. Se va așeza pe un segment - și anume, la intersecția segmentului cu o rază care va trece prin lentilă fără refracție. În special, imaginea unui punct va fi un punct.

Astfel ne-am stabilit fapt important: imaginea unui segment este un segment. De acum înainte, numim segmentul original, a cărui imagine ne interesează, subiectși notate în figuri cu o săgeată roșie. Vom avea nevoie de direcția săgeții pentru a monitoriza dacă imaginea este dreaptă sau inversată.

Lentila convergentă: imaginea reală a unui obiect.

Să trecem la privirea imaginilor cu obiecte. Să vă reamintim că deocamdată ne aflăm în cadrul cazului. Aici se pot distinge trei situații tipice.

1. . Imaginea obiectului este reală, inversată, mărită (Fig. 4; este indicată focalizarea dublă). Din formula lentilei rezultă ce se va întâmpla în acest caz (de ce?).

Această situație se realizează, de exemplu, în proiectoarele de diapozitive și camerele de filmat - aceste dispozitive optice oferă o imagine mărită pe ecran a ceea ce este pe film. Dacă ați arătat vreodată diapozitive, atunci știți că diapozitivul trebuie introdus în proiector cu capul în jos - astfel încât imaginea de pe ecran să pară corectă și să nu se termine cu susul în jos.

Raportul dintre dimensiunea imaginii și dimensiunea obiectului se numește mărire liniară a lentilei și este notat cu G - (aceasta este majusculul grecesc „gamma”):

Din asemănarea triunghiurilor obținem:

. (8)

Formula (8) este utilizată în multe probleme în care apare mărirea liniară a lentilei.

2. . În acest caz, din formula (6) aflăm că și . Mărirea liniară a lentilei conform (8) este egală cu unitatea, adică dimensiunea imaginii este egală cu dimensiunea obiectului (Fig. 5).

Orez. 5.a=2f: dimensiunea imaginii este egală cu dimensiunea obiectului

3. . În acest caz, din formula lentilei rezultă că (de ce?). Mărirea liniară a lentilei va fi mai mică de unu - imaginea este reală, inversată, redusă (Fig. 6).

Această situație este comună pentru multe instrumente optice: aparate foto, binoclu, telescoape - într-un cuvânt, cele în care se obțin imagini cu obiecte îndepărtate. Pe măsură ce un obiect se îndepărtează de lentilă, imaginea sa scade în dimensiune și se apropie de planul focal.

Am finalizat complet examinarea primului caz. Să trecem la al doilea caz. Nu va mai fi atât de voluminos.

Lentila convergentă: imagine virtuală a unui punct.

Al doilea caz: . O sursă de lumină punctuală este situată între lentilă și planul focal (Fig. 7).

Împreună cu o rază care călătorește fără refracție, considerăm din nou o rază arbitrară. Totuși, acum la ieșirea din lentilă se obțin două raze divergente și . Ochiul nostru va continua aceste raze până când se intersectează în punctul respectiv.

Teorema imaginii afirmă că un punct va fi același pentru toate razele care emană dintr-un punct. Vom demonstra acest lucru din nou folosind trei perechi de triunghiuri similare:

Indicând din nou distanța de la lentilă, avem lanțul corespunzător de egalități (vă puteți da seama cu ușurință):

. (9)

. (10)

Valoarea nu depinde de rază, ceea ce demonstrează teorema imaginii pentru cazul nostru. Deci, - o imagine imaginară a sursei. Dacă punctul nu se află pe axa optică principală, atunci pentru a construi o imagine este cel mai convenabil să luați o rază care trece prin centrul optic și o rază paralelă cu axa optică principală (Fig. 8).

Ei bine, dacă punctul se află pe axa optică principală, atunci nu există unde să mergeți - va trebui să vă mulțumiți cu fasciculul care cade oblic pe lentilă (Fig. 9).

Relația (9) ne conduce la o versiune a formulei lentilei pentru cazul în cauză. Mai întâi rescriem această relație ca:

și apoi împărțiți ambele părți ale egalității rezultate la A:

. (11)

Comparând (7) și (11), observăm o mică diferență: termenul este precedat de un semn plus dacă imaginea este reală și de un semn minus dacă imaginea este imaginară.

De asemenea, valoarea calculată prin formula (10) nu depinde de distanța dintre punct și axa optică principală. Ca mai sus (amintiți-vă raționamentul cu punctul), aceasta înseamnă că imaginea segmentului din Fig. 9 va fi un segment.

Lentila convergentă: imagine virtuală a unui obiect.

Ținând cont de acest lucru, putem construi cu ușurință o imagine a unui obiect situat între lentilă și planul focal (Fig. 10). Se dovedește imaginar, direct și mărit.

Aceasta este imaginea pe care o vedeți când vă uitați la un obiect mic în interior lupă- lupă. Cazul a fost complet rezolvat. După cum puteți vedea, este diferit din punct de vedere calitativ de primul nostru caz. Acest lucru nu este surprinzător - la urma urmei, între ele se află un caz intermediar „catastrofal”.

Lentila convergentă: obiect în planul focal.

Caz intermediar:. Sursa de lumină este situată în planul focal al lentilei (Fig. 11).

După cum ne amintim din secțiunea anterioară, razele unui fascicul paralel, după refracția într-o lentilă colectoare, se vor intersecta în planul focal - și anume, la focarul principal dacă fasciculul este incident perpendicular pe lentilă și la focarul secundar. dacă fasciculul este incident oblic. Profitând de reversibilitatea traseului razelor, ajungem la concluzia că toate razele sursei situate în planul focal, după părăsirea lentilei, vor merge paralele între ele.

Orez. 11. a=f: nicio imagine

Unde este imaginea punctului? Nicio imagine disponibila. Cu toate acestea, nimeni nu ne interzice să considerăm că razele paralele se intersectează într-un punct infinit de îndepărtat. Atunci teorema imaginii rămâne valabilă în acest caz - imaginea este la infinit.

În consecință, dacă un obiect este situat în întregime în planul focal, imaginea acestui obiect va fi localizată la infinit(sau, ceea ce este același lucru, va fi absent).

Deci, am luat în considerare pe deplin construcția imaginilor într-o lentilă convergentă.

Lentila divergente: imagine virtuală a unui punct.

Din fericire, nu există o asemenea varietate de situații ca pentru o lentilă convergentă. Natura imaginii nu depinde de distanța la care se află obiectul față de lentila divergentă, așa că va exista un singur caz.

Din nou luăm o rază și o rază arbitrară (Fig. 12). La ieșirea din cristalin avem două raze divergente și, pe care ochiul nostru le completează până se intersectează în punct.

Trebuie din nou să demonstrăm teorema imaginii - că punctul va fi același pentru toate razele. Acționăm folosind aceleași trei perechi de triunghiuri similare:

(12)

. (13)

Valoarea lui b nu depinde de intervalul razelor
, prin urmare, continuările tuturor razelor refractate se întind
se intersectează într-un punct - o imagine imaginară a unui punct. Teorema imaginii este astfel complet dovedită.

Să ne amintim că pentru o lentilă colectoare am obținut formule similare (6) și (10). În cazul lor, numitorul a devenit zero (imaginea a mers la infinit) și, prin urmare, acest caz a făcut distincția între situații fundamental diferite și .

Dar în formula (13) numitorul nu dispare pentru niciun a. Prin urmare, pentru o lentilă divergentă nu există situații calitativ diferite pentru localizarea sursei - aici, așa cum am spus mai sus, există un singur caz.

Dacă punctul nu se află pe axa optică principală, atunci două raze sunt convenabile pentru construirea imaginii sale: una trece prin centrul optic, cealaltă paralelă cu axa optică principală (Fig. 13).

Dacă punctul se află pe axa optică principală, atunci a doua rază trebuie luată în mod arbitrar (Fig. 14).

Obiectul AB este situat în spatele focarului lentilei divergente.

Folosim din nou raze „conveniente”: prima rază merge paralelă cu axa optică principală și este refractată de lentilă, astfel încât continuarea ei să treacă prin focar (linia punctată în figură); a doua rază, fără refracție, trece prin centrul optic al lentilei.

La intersecția celei de-a doua raze și continuarea primei raze, avem o imagine a unui punct - punctul B1. Coborâm perpendiculara pe axa optică principală din punctul B1 și obținem punctul A1 - imaginea punctului A.

Prin urmare, A1 B1 este o imagine redusă, directă, imaginară situată între focalizarea imaginară și obiectiv.

Să luăm în considerare mai multe cazuri de construire a imaginilor în funcție de locul unde se află obiectul.

Figura 2.9 prezintă cazul în care obiectul este situat exact între obiectiv și focalizarea lentilei, ceea ce înseamnă că imaginea mărită va fi direct focalizată.

În Figura 2.10, obiectul se află la o distanță focală de lentilă și obținem o imagine a obiectului la mijloc între focalizare și lentilă.

Curs 3. Dispozitive optice simple.

3.2 Microscop.

3.3 Telescop.

3.4 Cameră.

Lupă

Unul dintre cele mai simple instrumente optice este o lupă - o lentilă convergentă concepută pentru vizualizarea imaginilor mărite ale obiectelor mici. Lentila este adusă aproape de ochiul însuși, iar obiectul este plasat între lentilă și focalizarea principală. Ochiul va vedea o imagine virtuală și mărită a obiectului. Cel mai convenabil este să examinezi un obiect printr-o lupă cu un ochi complet relaxat, reglat la infinit. Pentru a face acest lucru, obiectul este plasat în planul focal principal al lentilei, astfel încât razele care ies din fiecare punct al obiectului să formeze fascicule paralele în spatele lentilei. Figura prezintă două astfel de grinzi care provin de la marginile obiectului. Intrând în ochiul acomodat la infinit, fasciculele de raze paralele sunt focalizate pe retină și oferă o imagine clară a obiectului de aici.

Cel mai simplu dispozitiv pentru observații vizuale este lupa. O lupă este o lentilă convergentă cu o distanță focală scurtă. Lupa este plasată aproape de ochi, iar obiectul luat în considerare se află în planul său focal. Obiectul este vizibil printr-o lupă în unghi.

unde h este dimensiunea obiectului. Când priviți același obiect cu ochiul liber, acesta trebuie plasat la distanța de cea mai bună vedere a ochiului normal. Obiectul va fi văzut într-un unghi

Rezultă că mărirea unghiulară a lupei este egală cu

Un obiectiv cu o distanță focală de 10 cm oferă o mărire de 2,5 ori.

Fig. 3. 1 Efectul unei lupe: a - obiectul este privit cu ochiul liber de la distanța de cea mai bună vedere; b - obiectul este privit printr-o lupă cu distanța focală F.

Mărire unghiulară

Ochiul este foarte aproape de lentilă, așa că unghiul de vedere poate fi considerat ca fiind unghiul 2β format de razele care vin de la marginile obiectului prin centrul optic al lentilei. Dacă nu ar exista lupă, ar trebui să plasăm obiectul la distanța cea mai bună de vedere (25 cm) de ochi și unghiul vizual ar fi egal cu 2γ. Considerând triunghiuri dreptunghiulare cu laturile de 25 cm și F cm și notând jumătate din obiectul Z, putem scrie:

(3.4)

2β - unghi vizual, când este observat cu lupa;

2γ - unghi vizual, când este observat cu ochiul liber;

F - distanta de la obiect la lupa;

Z este jumătate din lungimea obiectului în cauză.

Ținând cont de faptul că detaliile mici sunt de obicei examinate cu o lupă (și, prin urmare, unghiurile γ și β sunt mici), tangentele pot fi înlocuite cu unghiuri. Astfel, obținem următoarea expresie pentru mărirea lupei:

În consecință, mărirea unei lupe este proporțională cu , adică cu puterea sa optică.

3.2 Microscop .

Un microscop este folosit pentru a obține măriri mari atunci când se observă obiecte mici. O imagine mărită a unui obiect într-un microscop este obținută folosind un sistem optic format din două lentile cu focalizare scurtă - obiectivul O1 și ocularul O2 (Fig. 3.2). Lentila va produce o imagine mărită cu adevărat inversată a obiectului. Această imagine intermediară este văzută de ochi printr-un ocular, a cărui acțiune este similară cu cea a unei lupe. Ocularul este poziționat astfel încât imaginea intermediară să fie în planul său focal; în acest caz, razele din fiecare punct al obiectului se propagă după ocular într-un fascicul paralel.

Imaginea virtuală a unui obiect văzut printr-un ocular este întotdeauna cu susul în jos. Dacă acest lucru se dovedește a fi incomod (de exemplu, când citiți litere mici), puteți întoarce obiectul în sine în fața lentilei. Prin urmare, mărirea unghiulară a unui microscop este considerată a fi o valoare pozitivă.

După cum rezultă din Fig. 3.2, unghiul de vedere φ al unui obiect văzut printr-un ocular în aproximarea unghiurilor mici

Putem pune aproximativ d ≈ F1 și f ≈ l, unde l este distanța dintre obiectiv și ocularul microscopului („lungimea tubului”). Când priviți același obiect cu ochiul liber

Ca rezultat, formula pentru mărirea unghiulară γ a unui microscop ia forma

Un microscop bun poate oferi o mărire de câteva sute de ori. La măriri mari, încep să apară fenomene de difracție.

În microscoapele reale, lentila și ocularul sunt sisteme optice complexe în care sunt eliminate diverse aberații.

Telescop

Telescoapele (lunetele) sunt concepute pentru a observa obiecte îndepărtate. Ele constau din două lentile - o lentilă de colectare cu o distanță focală mare (obiectiv) îndreptată spre obiect și o lentilă cu o distanță focală scurtă (ocular) îndreptată spre observator. Există două tipuri de lunete de observare:

1) Telescopul Kepler, destinat observațiilor astronomice. Oferă imagini inversate mărite ale obiectelor îndepărtate și, prin urmare, este incomod pentru observațiile terestre.

2) Telescopul lui Galileo, conceput pentru observații terestre, oferind imagini directe mărite. Ocularul unui telescop galileian este o lentilă divergentă.

În fig. 15 arată calea razelor într-un telescop astronomic. Se presupune că ochiul observatorului este acomodat la infinit, astfel încât razele din fiecare punct al unui obiect îndepărtat ies din ocular într-un fascicul paralel. Această cale a fasciculului se numește telescopică. Într-un telescop astronomic, calea telescopică a razelor este realizată cu condiția ca distanța dintre lentilă și ocular să fie egală cu suma distanțelor focale ale acestora.

Un telescop (telescop) este de obicei caracterizat de mărirea unghiulară γ. Spre deosebire de microscop, obiectele observate printr-un telescop sunt întotdeauna la distanță de observator. Dacă un obiect îndepărtat este vizibil cu ochiul liber la un unghi ψ și atunci când este observat cu un telescop la un unghi φ, atunci mărirea unghiulară se numește raport

Creșterea unghiulară γ, ca și creșterea liniară Γ, poate fi atribuită semnelor plus sau minus, în funcție de faptul că imaginea este verticală sau inversată. Mărirea unghiulară a telescopului astronomic al lui Kepler este negativă, iar cea a telescopului terestru al lui Galileo este pozitivă.

Mărirea unghiulară a lunetelor este exprimată în termeni de distanțe focale:

Telescoapele astronomice mari folosesc mai degrabă oglinzi sferice decât lentile ca lentile. Astfel de telescoape se numesc reflectoare. O oglindă bună este mai ușor de realizat în plus, oglinzile, spre deosebire de lentile, nu au aberații cromatice.

Cel mai mare telescop din lume cu un diametru al oglinzii de 6 m a fost construit în Rusia. Trebuie avut în vedere faptul că telescoapele astronomice mari sunt concepute nu numai pentru a crește distanțele unghiulare dintre obiectele spațiale observate, ci și pentru a crește fluxul de energie luminoasă. de la obiecte slab luminoase.

Să analizăm circuitul și principiul de funcționare al unor dispozitive optice utilizate pe scară largă.

aparat foto

O cameră este un dispozitiv, cea mai importantă parte a căruia este un sistem de colectare a obiectivelor - obiectivul. În fotografia obișnuită de amatori, subiectul se află în spatele distanței focale duble, deci imaginea va fi între focalizare și distanță focală dublă, reală, redusă, inversată (Fig. 16).

Fig 3.4

În locul acestei imagini, se plasează o peliculă fotografică sau o placă fotografică (acoperită cu o emulsie fotosensibilă care conține bromură de argint), obiectivul este deschis pentru un timp - filmul este expus. Pe ea apare o imagine ascunsă. Intrând într-o soluție specială de dezvoltator, moleculele de bromură de argint „expuse” se dezintegrează, bromul este transportat în soluție, iar argintul este eliberat sub forma unui strat întunecat pe părțile expuse ale plăcii sau ale peliculei; Cu cât este mai multă lumină care este expusă într-o anumită zonă a filmului, cu atât va deveni mai întunecată. După dezvoltare și spălare, este necesar să se fixeze imaginea, pentru care este plasată într-o soluție - un fixator, în care bromura de argint neexpusă este dizolvată și îndepărtată din negativ. Rezultatul este o imagine a ceea ce era în fața lentilei, cu o rearanjare a nuanțelor - părțile luminoase au devenit întunecate și invers (negative).

Pentru a obține o fotografie pozitivă, este necesară iluminarea hârtiei fotografice acoperite cu aceeași bromură de argint prin negativ pentru o perioadă de timp. După ce este dezvoltat și fixat, veți obține un negativ dintr-un negativ, adică un pozitiv în care părțile luminoase și întunecate vor corespunde părților luminoase și întunecate ale obiectului.

Pentru a obține o imagine de înaltă calitate, focalizarea este de mare importanță - combinația dintre imagine și filmul sau placa. Pentru a face acest lucru, peretele din spate al camerelor vechi a fost făcut mobil în loc de o placă sensibilă la lumină, a fost introdusă o placă de sticlă mată; prin deplasarea acestuia din urmă, s-a stabilit cu ochiul o imagine clară. Apoi placa de sticlă a fost înlocuită cu una fotosensibilă și s-au făcut fotografii.

Camerele moderne folosesc un obiectiv retractabil conectat la un telemetru pentru focalizare. În acest caz, toate cantitățile incluse în formula lentilei rămân neschimbate, distanța dintre lentilă și film se modifică până când coincide cu f. Pentru a crește adâncimea câmpului - distanțele de-a lungul axei optice principale la care obiectele sunt fotografiate cu claritate - obiectivul este deschis, adică deschiderea sa este redusă. Dar acest lucru reduce cantitatea de lumină care intră în dispozitiv și crește timpul de expunere necesar.

Iluminarea imaginii pentru care sursa de lumină este obiectivul este direct proporțională cu aria deschiderii acesteia, care, la rândul său, este proporțională cu pătratul diametrului d2. Iluminarea este, de asemenea, invers proporțională cu pătratul distanței de la sursă la imagine, în cazul nostru aproape pătratul distanței focale F. Deci, iluminarea este proporțională cu fracția, care se numește diafragma obiectivului. Rădăcina pătrată a raportului de deschidere se numește deschidere relativă și este de obicei indicată pe obiectiv sub forma unei inscripții: . Camerele moderne sunt echipate cu o serie de dispozitive care ușurează munca fotografului și îi extind capacitățile (pornire automată, un set de lentile cu diferite distanțe focale, expometre, inclusiv automate, focalizare automată sau semi-automată etc.). Fotografia color este utilizată pe scară largă. În procesul de stăpânire - fotografie tridimensională.

Ochi

Din punct de vedere optic, ochiul uman este la fel ca o cameră. Aceeași imagine (reală, redusă, inversată) este creată pe peretele din spate al ochiului - pe pata galbenă fotosensibilă, în care sunt concentrate terminațiile speciale ale nervilor optici - conuri și tije. Stimularea lor prin lumină este transmisă nervilor din creier și provoacă senzația de vedere. Ochiul are o lentilă - cristalinul, o diafragmă - pupila, chiar și un capac de lentilă - pleoapa. În multe privințe, ochiul este mai avansat decât camerele moderne. Este focalizat automat prin măsurarea curburii lentilei sub acțiunea mușchilor oculari, adică prin modificarea distanței focale. Diafragmă automată - prin strângerea pupilei atunci când treceți dintr-o cameră întunecată într-una ușoară. Ochiul produce o imagine color și „își amintește” imaginile vizuale. În general, biologii și medicii au ajuns la concluzia că ochiul este o parte a creierului situată la periferie.

Vederea cu doi ochi vă permite să vedeți un obiect cu laturi diferite, adică să realizeze viziunea tridimensională. S-a dovedit experimental că, văzută cu un ochi, o imagine de la 10 m apare plată (cu baza - distanța dintre punctele extreme ale pupilei - egală cu diametrul pupilei). Privind cu doi ochi, vedem o imagine plată de la 500 m (baza este distanța dintre centrii optici ai lentilelor), adică putem determina cu ochi dimensiunea obiectelor, care este mai aproape sau mai departe și cât mai aproape.

Pentru a crește această capacitate, este necesară creșterea bazei; aceasta se face în binocluri prismatici și în diverse telemetrie (Fig. 3.5).

Dar, ca orice în lume, chiar și o creație atât de perfectă a naturii precum ochiul nu este lipsită de defecte. În primul rând, ochiul reacționează doar la lumina vizibilă (și cu ajutorul vederii percepem până la 90% din toate informațiile). În al doilea rând, ochiul este susceptibil la multe boli, dintre care cea mai frecventă este miopia - razele sunt aduse mai aproape de retină (Fig. 3.6) și hipermetropie - o imagine clară în spatele retinei (Fig. 3.7).

În fig. 22 prezintă cele mai simple profile lentile de sticlă: plat-convex, biconvex (Fig. 22, b), plat-concav (Fig. 22, V) și biconcave (Fig. 22, G). Primii doi dintre ei sunt în aer colectare lentile, iar al doilea - împrăștiere. Aceste denumiri se datorează faptului că într-o lentilă colectoare fasciculul, atunci când este refractat, este deviat spre axa optică, iar într-o lentilă de împrăștiere, invers.

Razele care rulează paralel cu axa optică principală sunt deviate în spatele lentilei colectoare (Fig. 23, A) astfel încât să se adune într-un punct numit se concentreze. Într-o lentilă de împrăștiere, razele care rulează paralel cu axa optică principală sunt deviate astfel încât continuările lor să fie colectate la focarul situat pe partea laterală a razelor incidente (Fig. 23, b). Distanța până la punctele focale de pe una și cealaltă parte a unui obiectiv subțire este aceeași și nu depinde de profilul suprafețelor din dreapta și din stânga lentilei.

Orez. 22. Plano-convex ( A), biconvex ( b), plat-concav ( V) și biconcave ( G) lentile.

Orez. 23. Calea razelor paralele cu axa optică principală în lentile colectoare (a) și divergente (b).

Raza care trece prin centrul lentilei (Fig. 24, A– lentilă convergentă, Fig. 24, b– lentilă divergentă), nu refractă.

Orez. 24. Calea razelor care trec prin centrul optic DESPRE , în lentile convergente (a) și divergente (b).

Razele care rulează paralel între ele, dar nu paralele cu axa optică principală, se intersectează într-un punct (focalizare laterală) pe plan focal, care trece prin focarul lentilei perpendicular pe axa optică principală (Fig. 25, A– lentilă convergentă, Fig. 25, b– lentilă divergentă).

Orez. 25. Calea fasciculelor paralele de raze în lentile colectoare (a) și divergente (b).

.

Când se construiește (Fig. 26) o imagine a unui punct (de exemplu, vârful unei săgeți) folosind o lentilă colectoare, două raze sunt eliberate din acest punct: paralel cu axa optică principală și prin centru O lentile.

Orez. 26. Construirea imaginilor într-un obiectiv colector

În funcție de distanța de la săgeată la lentilă, pot fi obținute patru tipuri de imagini, ale căror caracteristici sunt descrise în tabelul 2. Când se construiește o imagine a unui segment perpendicular pe axa optică principală, imaginea sa se dovedește, de asemenea, a fi un segment perpendicular pe axa optică principală.

Când lentila divergente imaginea unui obiect poate fi de un singur tip - imaginar, redus, direct. Acest lucru poate fi ușor verificat făcând construcții similare ale capătului săgeții folosind două raze (Fig. 27).

masa 2

Distanţă din subiect la lentilă	Caracteristică Imagini
0 <<	Imaginar, mărit, direct
<< 2