Objektivy: typy čoček (fyzika). Formy shromažďování, optické dispergační čočky. Jak určit typ objektivu?

Čočky mají tendenci mít kulovitý nebo téměř sférický povrch. Mohou být konvexní, konkávní nebo plochá (poloměr nekonečno). Má dvě plochy, kterými prochází světlo. Mohou být kombinovány různými způsoby k vytvoření různých typů čoček (foto uveden dále v tomto článku):

• Jsou-li oba povrchy jsou konvexní (směrem ven zakřivené) střední část je silnější než na okrajích.
• Objektiv s konvexními a konkávními sféry se nazývá meniskus.
• Objektiv s plochým povrchem se nazývá plano-konkávní nebo ploskovypuklé, v závislosti na povaze jiné oblasti.

Jak určit typ objektivu? Pojďme prozkoumat to podrobněji.

Sbírání čočky: typy čoček

Bez ohledu na spojovacích ploch, pokud je jejich tloušťka ve střední části je větší než na okrajích, které jsou uváděny do sběru. Mají pozitivní ohniskovou vzdálenost. Následující typy konvergujících čočky:

• plano-konvexní,
• bikonvexní,
• konkávní-konvexní (meniskus).

Nazývají se „pozitivní“.

Rozložené čočky: typy čoček

Pokud se jejich tloušťka je tenčí ve středu než na okrajích, které se nazývají rozptyl. Mít negativní ohniskovou vzdálenost. Tam jsou některé druhy rozptylu čočky:

• plano-konkávní,
• bikonkávní,
• konkávní-konvexní (meniskus).

Nazývají se „negativní“.

základní pojmy

Paprsky rozbíhají z bodového zdroje z jednoho bodu. Nazývají se paprsek. Když paprsek vstupuje do čočky, každý paprsek je lomené mění svůj směr. Z tohoto důvodu je paprsek může opustit čočku ve více či méně divergentní.

Některé druhy optických čoček měnit směr paprsků tak, že se sbíhají v jednom bodě. Pokud je zdroj světla uspořádán alespoň na ohniskové vzdálenosti, svazek se sbíhá v bodě, který je alespoň ve stejné vzdálenosti.

Reálné a virtuální obrazy

Bodového zdroje světla je nazýván platný objekt, a bod konvergence svazku paprsků přicházejících z objektivu, je platný obrázek.

Význam má řadu bodových zdrojů rozmístěných na obvykle rovný povrch. Příkladem je obraz na matnice, osvětlené zezadu. Další příklad filmového pásu je osvětlen zezadu tak, aby světlo z něj prochází objektivem, násobí obrazu na ploché obrazovce.

V těchto případech se hovoří o letadle. Bod na obrazové roviny 1: 1 odpovídají body na rovině zkoumaného předmětu. Totéž platí pro geometrických obrazců, a to i přesto, že výsledný obraz je možné invertovat s ohledem na objekt od shora dolů nebo zleva doprava.

Toe paprsky na jednom místě vytváří reálný obraz, a rozdíl - imaginární. Když je jasně uvedeno na obrazovce - je platný. V případě, že stejný obraz lze vidět jen při pohledu skrz objektiv směrem ke zdroji světla, se nazývá imaginární. Odraz v zrcadle - imaginární. Obraz, který může být viděn přes dalekohled - stejně. Ale projekce objektivu fotoaparátu k filmu dává reálný obraz.

ohnisková vzdálenost

Zaostřovací čočky lze nalézt průchodem skrz svazek rovnoběžných paprsků. Bod, ve kterém se setkávají, a zaměří F. Vzdálenost od ohniska čočky, se nazývá své ohniskové vzdálenosti f. můžete přeskočit paralelní paprsky z druhé strany, a proto najít F na obou stranách. Každá čočka má dvě dva F a f. V případě, že je relativně tenká ve srovnání s jeho ohniskové vzdálenosti, ty jsou přibližně stejné.

Divergence a konvergence

Vyznačující se pozitivní ohniskovou vzdáleností sbíhajících čoček. Formy tohoto typu čoček (plano-konvexní, bikonkávní, menisku) sníží paprsky vycházející z nich, více, než by byly sníženy na to. Sběrné čočky může být vytvořena jako reálná a imaginární obrazu. První z nich je tvořen pouze v případě, že vzdálenost od čočky k objektu je větší než fokální.

Charakterizována negativním ohniskovou vzdáleností rozdílných čoček. Formy tohoto typu čoček (plano-konkávní, bikonkávní, meniskus) zředěných paprsky více, než by bylo rozvedeno, než se dostane na jejich povrchu. Rozložené čočky vytvořit virtuální obraz. Pouze tehdy, když konvergence incidentu paprsky významný (se sbíhají někde mezi objektivem a ohniska na opačné straně) vytvořené paprsky může stále konvergovat k vytvoření reálného obrazu.

významné rozdíly

To by mělo být velmi pečlivě rozlišovat divergující nebo konvergující nosníků konvergence nebo divergence objektivu. Typy čoček a Puchkov Sveta nemusí být stejné. Paprsky spojené s objektem nebo obrazový bod, se nazývají divergentní v případě, že „utéci“ a konvergentní v případě, že „sbírat“ dohromady. V každém koaxiálního optického systému optická osa je cesta paprsků. Paprsek podél osy prochází bez změny směru v důsledku lomu. Je to ve skutečnosti dobrá definice optické osy.

Nosník, který se pohybuje od vzdálenosti od optické osy se nazývá divergentní. A ten, kdo se blíží k němu, se nazývá konvergentní. Paprsky rovnoběžné s optickou osou, jsou nulové divergující nebo konvergující. Tak, když mluví o konvergence nebo divergence paprsku, je v korelaci s optickou osou.

Některé typy čoček, fyziky, které je takové, že je paprsek vychýlen ve větší míře k optické ose, jsou shromažďovány. Se sbíhají paprsky se sbíhají více a divergentní vzdaluje méně. Jsou dokonce schopen, je-li jejich síla je dostatečná k tomu, aby svazek paralelně nebo konvergentní. Podobně rozdílné čočka může rozpouštět více rozbíhající paprsky, a konvergující -, aby se paralelně nebo divergentní.

lupy

Čočka se dvěma konvexní plochy ve středu tlustší než na okrajích, a může být použit jako jednoduchý zvětšení nebo loupe. V tomto případě se pozorovatel dívá skrz její imaginární, velký obraz. Kamera čočka však vytvoří na fólii nebo snímač skutečné obvykle snížena velikost ve srovnání s objektem.

brýle

Schopnost čočky pro změnu konvergence světla, se nazývá jeho pevnost. To je vyjádřeno v dioptrií D = 1 / f, kde f - ohnisková vzdálenost v metrech.

V čočce s výkonem 5 dioptrií f = 20 cm. To znamená, dioptrické optometristy psaní dioptrické brýle. Například, když zaznamenal 5,2 dioptrie. V dílně hotový obrobek se 5 dioptrií, což vede v továrně, a trochu brousit jeden povrch pro přidání 0,2 dioptrií. Principem je, že u tenkých čoček, ve které jsou dvě oblasti jsou blízko u sebe, je pozorováno pravidlo, že jejich výkon je součet jednotlivých dioptrie: D = D ₁ + D _2.

Dalekohled Galileo

V době Galilea (počátek XVII století), body v Evropě byly široce dostupné. Mají tendenci být vyrobeny v Nizozemsku a distribuovaný pouličních prodavačů. Galileo slyšel, že někdo v Nizozemsku dal dva typy čoček ve zkumavce, na vzdálené objekty bude zdát větší. Použil teleobjektiv shromažďuje na jednom konci trubky, a krátkým chodem rozptylu okulárem na druhém konci. Pokud ohniskové vzdálenosti objektivu rovna f _o a okuláru f _e, vzdálenost mezi nimi musí být f _o f _e, a síla (úhlové zvětšení) f _o / f _e. Takový systém se nazývá Galileo potrubí.

Dalekohled zvýšení 5 nebo 6-krát, srovnatelné se současnými Ruční dalekohled. To je dostačující pro mnoho zajímavých astronomických pozorování. Můžete snadno zobrazit měsíční krátery, čtyři měsíce Jupitera, prstence planety Saturn, fáze Venuše, mlhovin a hvězdokup, stejně jako nejslabší hvězdy v naší Galaxii.

Kepler dalekohled

Kepler o tom všem slyšeli (on odpovídal Galileo) a postaven jiný druh dalekohledu se dvěma sběrnými čočkami. , Ve kterém velké ohniskové vzdálenosti, čočky, a ve kterém je méně - okulár. Vzdálenost mezi nimi je rovna f _o + f _e, a úhlová zvětšení je f _o / f _e. Tento Keplerian (nebo astronomický) dalekohled vytváří obrácený obraz, ale i pro hvězdy nebo měsíce na tom nezáleží. Tento systém poskytl rovnoměrnější osvětlení zorného pole než Galilean dalekohledu a byl vhodnější použít, protože umožňuje, aby se vaše oči v pevné poloze a vidět celý zorné pole od okraje k okraji. Přístroj umožňuje dosáhnout vyšší nárůst než Galileo trubky bez vážného poškození.

Oba dalekohledy trpí sférické aberace, což v obrázku není zcela zaměřena a chromatické aberace, která vytváří barevné lemování. Kepler (Newton), že tyto vady nelze překonat. Oni nepředpokládal, že mohou existovat typy achromatické čočky, fyziky, které budou známy až v XIX století.

zrcadlovým dalekohledem

Gregory navrhl, že jako objektivu lze použít dalekohled zrcadla, protože nemají lemování. Newton vzal tento nápad a vytvořil Newtonův dalekohled tvar konkávní postříbřené zrcadlo a pozitivní okuláru. Podal vzorek do Royal Society, kde zůstává dodnes.

Jednooká teleskop mohou promítat obraz na obrazovce nebo film. Pro správnou zvýšení vyžaduje pozitivní čočku s velkou ohniskovou vzdáleností, řekněme, 0,5 M, 1 m nebo mnoha metrů. Takové uspořádání je často používán v astronomickém fotografování. Lidé, kteří nejsou obeznámeni s optikou se může zdát paradoxní situaci, kdy slabší dlouhou ohniskovou vzdáleností dává vyšší nárůst.

koule

To bylo navrhl, že dávné kultury mohou měli dalekohledy, protože oni dělali malé skleněné kuličky. Problém je v tom, že není známo, jaké byly použity, a jsou samozřejmě nemohl tvořit základ dobrého dalekohledu. Kuličky mohou být použity pro zvýšení drobné předměty, ale kvalita zároveň byla zcela dostačující.

Ohnisková vzdálenost ideálního skleněné koule je velmi krátká a tvoří skutečný obraz je velmi blízko k povrchu. Kromě toho, odchylky (geometrická zkreslení) významné. Problém spočívá ve vzdálenosti mezi oběma povrchy.

Nicméně, když uděláte hluboké drážky rovníkový blokovat paprsky, které způsobují obrazové vady, to dopadá velmi průměrnou lupu do pokutu. Toto rozhodnutí je přičítáno Coddington, lupa jeho jméno lze zakoupit dnes na malé ruční lupy studovat velmi malé objekty. Ale důkazy, že se to stalo před 19. stoletím, no.