1) Изображението може да бъде въображаемили истински. Ако изображението се образува от самите лъчи (т.е. в тази точкапристига светлинна енергия), тогава тя е реална, но ако не по самите лъчи, а по техните продължения, тогава казват, че изображението е въображаемо (светлинната енергия не влиза в дадена точка).
2) Ако горната и долната част на изображението са ориентирани подобно на самия обект, тогава изображението се извиква директен. Ако изображението е обърнато, значи се извиква реверс (обърнат).
3) Изображението се характеризира с придобитите размери: увеличено, намалено, равно.
Изображение в плоско огледало
Изображението в плоското огледало е виртуално, право, равно по размер на обекта и се намира на същото разстояние зад огледалото, на което е разположен обектът пред огледалото.
Лещи
Лещата е прозрачно тяло, ограничено от двете страни с извити повърхности.
Има шест вида лещи.
Събиране: 1 - двойно изпъкнало, 2 - плоско-изпъкнало, 3 - изпъкнало-вдлъбнато. Разпръскване: 4 - двойно вдлъбнато; 5 - плоско-вдлъбната; 6 - вдлъбнато-изпъкнала.
Събирателна леща
разсейваща леща
Характеристики на лещите.
NN- главната оптична ос е права линия, минаваща през центровете на сферичните повърхности, ограничаващи лещата;
О- оптичен център - точката, която при двойно изпъкнали или двойно вдлъбнати (с еднакви повърхностни радиуси) лещи се намира на оптичната ос вътре в лещата (в нейния център);
Е- главният фокус на лещата е точката, в която се събира лъч светлина, разпространяващ се успоредно на главната оптична ос;
НА- фокусно разстояние;
Н"Н"- вторична ос на лещата;
F"- страничен фокус;
Фокална равнина - равнина, минаваща през главния фокус перпендикулярно на главната оптична ос.
Пътят на лъчите в леща.
Лъчът, преминаващ през оптичния център на лещата (O), не изпитва пречупване.
Лъч, успореден на главната оптична ос, преминава през главния фокус (F) след пречупване.
Лъчът, преминаващ през главния фокус (F), след пречупване е успореден на главната оптична ос.
Лъч, който върви успоредно на вторичната оптична ос (N"N"), преминава през вторичния фокус (F").
Формула на лещите.
Когато използвате формулата на лещата, трябва правилно да използвате правилото на знаците: +F- събирателна леща; -Ф- разсейваща леща; +г- темата е валидна; -д- въображаем обект; +f- изображението на обекта е реално; -f- образът на предмета е въображаем.
Реципрочната стойност на фокусното разстояние на лещата се нарича оптична мощност.
Напречно увеличение- отношението на линейния размер на изображението към линейния размер на обекта.
Модерен оптични устройстваизползвайте системи от лещи, за да подобрите качеството на изображението. Оптичната сила на система от лещи, събрани заедно, е равна на сбора от техните оптични сили.
1 - роговица; 2 - ирис; 3 - tunica albuginea (склера); 4 - хориоидея; 5 - пигментен слой; 6 - жълто петно; 7 - оптичен нерв; 8 - ретина; 9 - мускул; 10 - връзки на лещата; 11 - леща; 12 - ученик.
Лещата е тяло, подобно на леща, и настройва зрението ни към различни разстояния. В оптичната система на окото се нарича фокусиране на изображение върху ретината настаняване. При хората настаняването възниква поради увеличаване на изпъкналостта на лещата, извършвано с помощта на мускулите. Това променя оптичната сила на окото.
Изображението на обект, попадащ върху ретината на окото, е реално, умалено, обърнато.
Разстояние най-добра визиятрябва да бъде около 25 см, а границата на видимост (далечната точка) е в безкрайност.
късогледство (миопия)- зрителен дефект, при който окото вижда замъглено и образът е фокусиран пред ретината.
Далекогледство (хиперметропия)- дефект на зрението, при който образът се фокусира зад ретината.
Изпълнено от: учител на Кузнецка гимназия Пряхина Н.В.
План на урока
Етапи на урока, съдържание | Форма | Дейности на учителя | Студентски дейности |
1. Преглед на домашното 5 мин |
|||
2.1. Въведение в понятието леща | Мислен експеримент | Провежда мисловен експеримент, обяснява, демонстрира модел, рисува на дъската | Проведете мисловен експеримент, слушайте, задавайте въпроси |
2.2. Идентифициране на характеристики и свойства на леща | Поставя проблемни въпроси и дава примери | ||
2.3. Обяснение на пътя на лъчите в леща | Повдига проблемни въпроси, рисува, обяснява | Отговорете на въпроси и направете изводи |
|
2.4. Въвеждане на понятието фокус, оптична сила на леща | Задава насочващи въпроси, рисува на дъската, обяснява, показва | Отговаряйте на въпроси, правете изводи, работете с тетрадка |
2.5. Изграждане на изображение | Обяснение | Разказва, демонстрира модел, показва банери | отговаряйте на въпроси, рисувайте в тетрадка |
3. Затвърдяване на нов материал 8 мин |
|||
3.1. Принципът на изграждане на изображението в лещите | Повдига проблемни въпроси | Отговорете на въпроси и направете изводи |
|
3.2. Тестово решение | Работете по двойки | Корекция, индивидуална помощ, контрол | Отговаряйте на тестови въпроси и си помагайте |
4.Домашна работа 1 минута |
|||
§63.64, ex.9 (8) Да може да състави разказ по план. |
Урок. Лещи. Построяване на изображение в тънка леща.
Мишена:Дайте знания за лещите, техните физични свойстваи характеристики. Да развиете практически умения за прилагане на знания за свойствата на лещите за намиране на изображение с помощта на графичния метод.
Задачи: изучаване на видовете лещи, въвеждане на понятието тънка лещакато модели; въведе основните характеристики на лещата – оптичен център, главна оптична ос, фокус, оптична сила; развиват способността да конструират пътя на лъчите в лещите.
Използвайте решаването на проблеми, за да продължите да изграждате умения за изчисляване.
Структура на урока: образователна лекция(най-вече нов материалучителят представя, но учениците си водят бележки и отговарят на въпросите на учителя, докато представят материала).
Междупредметни връзки: рисуване (конструиране на лъчи), математика (изчисления с помощта на формули, използване на микрокалкулатори за намаляване на времето, изразходвано за изчисления), социални науки (концепцията за законите на природата).
Учебно оборудване: снимки и илюстрации на физически обекти от мултимедийния диск „Мултимедийна библиотека по физика“.
Обобщение на урока.
За да се повтори наученото, както и да се провери дълбочината на усвояване на знанията от учениците, се провежда фронтално проучване по изучаваната тема:
Какво явление се нарича пречупване на светлината? Каква е неговата същност?
Какви наблюдения и експерименти предполагат промяна в посоката на разпространение на светлината, когато тя преминава в друга среда?
Кой ъгъл - на падане или на пречупване - ще бъде по-голям, ако лъч светлина премине от въздух към стъкло?
Защо, докато сте в лодка, е трудно да уцелите риба, плуваща наблизо, с копие?
Защо изображението на обект във вода винаги е по-малко ярко от самия обект?
В какъв случай ъгълът на пречупване е равен на ъгъла на падане?
2. Учене на нов материал:
Лещата е оптически прозрачно тяло, ограничено от сферични повърхности.�
Изпъкналлещите са: двойноизпъкнали (1), плоско-изпъкнали (2), вдлъбнато-изпъкнали (3).
Вдлъбнатлещите са: двойновдлъбнати (4), плоско-вдлъбнати (5), изпъкнали-вдлъбнати (6).
В училищния курс ще учим тънки лещи.
Леща, чиято дебелина е много по-малка от радиусите на кривината на нейните повърхности, се нарича тънка леща.
Наричат се лещи, които преобразуват сноп от успоредни лъчи в събиращ се и го събират в една точка събиранелещи.
Наричат се лещи, които преобразуват сноп от успоредни лъчи в разминаващ се разсейванелещи.�Точката, в която се събират лъчите след пречупване, се нарича фокус. За събирателна леща – важи. За разпиляване - имагинерно.
Нека разгледаме пътя на светлинните лъчи през разсейваща леща:
Въвеждаме и показваме основните параметри на лещите:
Оптичен център на лещата;
Оптични оси на лещата и главната оптична ос на лещата;
Основните фокусни точки на лещата и фокалната равнина.
Конструиране на изображения в лещи:
Точковият обект и неговото изображение винаги лежат на една и съща оптична ос.
Лъч, падащ върху леща, успоредна на оптичната ос, след пречупване през лещата преминава през фокуса, съответстващ на тази ос.
Лъч, преминаващ през фокуса преди събирателната леща, след лещата, се разпространява успоредно на оста, съответстваща на този фокус.
Лъч, успореден на оптичната ос, го пресича след пречупване във фокалната равнина.
д -разстоянието на обекта до лещата
F –фокусно разстояние на обектива.
1. Обектът е зад двойното фокусно разстояние на лещата: d > 2F.
Обективът ще даде намалено, обърнато, реално изображение на обекта.
Обектът е между фокуса на лещата и нейния двоен фокус: F< d < 2F
Лещата дава увеличено, обърнато, реално изображение на обекта.�
Във фокуса на лещата е поставен обект: d = F
Изображението на елемента ще бъде замъглено.
4. Обектът е между лещата и нейния фокус: d< F
изображението на обекта е увеличено, виртуално, директно и разположено от същата страна на лещата като обекта.
5. Изображения, получени от разсейваща леща.
лещата не създава действителни изображения, разположени от същата страна на лещата като обекта.
Формула за тънка леща:
Формула за намиране на оптичната сила на леща:
реципрочната стойност на фокусното разстояние се нарича оптична сила на лещата. Колкото по-късо е фокусното разстояние, толкова по-голяма е оптичната сила на лещата.
Оптични устройства:
камера
Кино камера
Микроскоп
Тест.
Какви лещи са показани на снимките?
Какво устройство може да се използва за получаване на изображението, показано на фигурата.
А. камера b. филмова камера в. лупа
Кой обектив е показан на снимката?
А. събиране
b. разсейване
вдлъбнат
Раздели: Физика
Целта на урока:
- Осигурете процеса на усвояване на основните понятия на темата „леща“ и принципа изображениядадено от обектива
- Да насърчава развитието на познавателния интерес на учениците към предмета
- Допринасят за развитието на точността по време на изпълнение на чертежи
Оборудване:
- Ребуси
- Събирателни и разсейващи лещи
- Екрани
- Свещи
- Кръстословица
До какъв урок стигнахме? (ребус 1) физика
Днес ще изучаваме нов раздел от физиката - оптика. Запознахте се с този раздел още в 8 клас и вероятно си спомняте някои аспекти на темата „Светлинни явления“. По-специално, нека си спомним изображенията, предоставени от огледалата. Но първо:
- Какви видове изображения познавате? (въображаеми и реални).
- Какъв образ дава огледалото? (Въображаем, директен)
- Колко далеч е от огледалото? (на същото като артикула)
- Винаги ли огледалата ни казват истината? (съобщение „Пак напротив“)
- Винаги ли е възможно да се видите в огледалото такъв, какъвто сте, дори и да е обратното? (съобщение „Огледала-закачка“)
Днес ще продължим нашата лекция и ще говорим за друга тема от оптиката. Познайте. (ребус 2) лещи
Лещи– прозрачно тяло, ограничено от две сферични повърхности.
Тънка леща– дебелината му е малка в сравнение с радиусите на кривина на повърхността.
Основни елементи на обектива:
Разграничете събирателна леща от разсейваща леща чрез докосване. Лещите са на вашата маса.
Как да изградим изображение в събирателна и разсейваща леща?
1. Обект зад двоен фокус.
2. Обект в двоен фокус
3. Обект между фокус и двоен фокус
4. Обект на фокус
5. Обект между фокуса и обектива
6. Разсейваща леща
Формула за тънка леща =+
Преди колко време хората се научиха да използват лещи? (послание „В света на невидимото“)
И сега ще се опитаме да получим изображение на прозорец (свещ) с помощта на лещите, които имате на масата си. (Експерименти)
Защо имаме нужда от лещи? (за очила, лечение на късогледство, далекогледство) - Това е първото ви домашно - да подготвите доклад за коригиране на късогледство и далекогледство с помощта на очила.
И така, какво явление използвахме, за да преподаваме днешния урок? (ребус 3) наблюдение.
Сега ще проверим как научихте темата на днешния урок. За да направите това, нека решим кръстословица.
Домашна работа:
- пъзели,
- кръстословици,
- съобщения за късогледство и далекогледство,
- лекционен материал
Дразнещи огледала
Досега говорихме за честни огледала. Те показаха света такъв, какъвто е. Е, може би обърнат от дясно на ляво. Но има дразнещи огледала, изкривяващи огледала. Много паркове за култура и отдих имат такава атракция - „стая за смях“. Там всеки може да види себе си или нисък и закръглен, като кочан зеле, или дълъг и тънък, като морков, или като покълнал лук: почти без крака и с подут корем, от който като стрела излиза тясно гърдите се простират нагоре и грозна удължена глава на най-тънката шия.
Децата умират от смях, а възрастните, опитвайки се да останат сериозни, само поклащат глави. И поради това отраженията на главите им в дразнещите огледала се изкривяват по най-смешен начин.
Не навсякъде има стая за смях, но дразнещите огледала ни заобикалят в живота. Вероятно повече от веднъж сте се възхищавали на отражението си в стъклена топка от новогодишното дърво. Или в никелиран метален чайник, кана за кафе, самовар. Всички изображения са много смешно изкривени. Това е така, защото „огледалата“ са изпъкнали. Изпъкналите огледала се закрепват и на кормилото на велосипед, мотоциклет и в близост до шофьорската кабина на автобус. Те осигуряват почти неизкривен, но донякъде намален образ на пътя отзад, а в автобусите и на задната врата. Директните огледала тук не са подходящи: в тях се вижда твърде малко. И изпъкнало огледало, дори и малко, съдържа голяма картина.
Понякога има вдлъбнати огледала. Използват се за бръснене. Ако се приближите до такова огледало, ще видите лицето си силно увеличено. Прожекторът също използва вдлъбнато огледало. Именно той събира лъчите от лампата в паралелен лъч.
В свят на непознато
Преди около четиристотин години квалифицирани занаятчии в Италия и Холандия се научили да правят очила. След очилата са изобретени лупи за гледане на малки предмети. Беше много интересно и вълнуващо: изведнъж да видиш във всички подробности някое просоно зърно или крак на муха!
В нашата епоха радиолюбителите изграждат оборудване, което им позволява да приемат все по-далечни станции. А преди триста години ентусиастите на оптиката се стремяха да шлифоват все по-силни лещи, което им позволяваше да навлязат по-далеч в света на невидимото.
Един от тези аматьори беше холандецът Антъни Ван Льовенхук. Лещите на най-добрите майстори от онова време са били увеличени само 30-40 пъти. А лещите на Льовенхук даваха точно, ясно изображение, увеличено 300 пъти!
Сякаш целият святпред любознателния холандец се откриха чудеса. Льовенхук влачеше под стъклото всичко, което привлече вниманието му.
Той беше първият, който видя микроорганизми в капка вода, капилярни съдове в опашката на попова лъжица, червени кръвни клетки и десетки, стотици други удивителни неща, за които никой не беше подозирал преди.
Но си помислете, че на Льовенхук му бяха лесни откритията. Той беше самоотвержен човек, който посвети целия си живот на научните изследвания. Неговите лещи бяха много неудобни, не като днешните микроскопи. Трябваше да подпирам носа си на специална стойка, за да може главата ми да е напълно неподвижна по време на наблюдение. И точно така, облегнат на стойката, Льовенхук прави опитите си цели 60 години!
Още веднъж е обратното
В огледалото не се виждате точно така, както ви виждат околните. Всъщност, ако срешете косата си на една страна, в огледалото тя ще бъде сресана на другата. Ако има бенки по лицето, те ще се появят и от грешната страна. Ако обърнете всичко това в огледало, лицето ще изглежда различно, непознато.
Как можеш все още да се виждаш така, както другите те виждат? Огледалото обръща всичко с главата надолу... Добре тогава! Нека го надхитрим. Нека му подхлъзнем изображение, вече обърнато, вече огледално. Нека го обърне отново и всичко ще си дойде на мястото.
Как да го направим? Да, с помощта на второ огледало! Застанете пред стенно огледало и вземете друго, ръчно. Дръжте го под остър ъгъл към стената. Ще надхитрите и двете огледала: вашето „правилно“ изображение ще се появи и в двете. Това е лесно да се провери с помощта на шрифта. Поднесете към лицето си книга с голям надпис на корицата. И в двете огледала надписът ще се чете правилно, отляво надясно.
Сега се опитайте да дръпнете челото си. Сигурен съм, че това няма да стане веднага. Този път изображението в огледалото е напълно правилно, не е обърнато от дясно на ляво. Ето защо ще правите грешки. Свикнали сте да виждате огледален образ в огледалото.
В магазините за конфекция и шивашките ателиета има трикрили огледала, така наречените перголи. В тях можете да се видите и „отвън“.
Литература:
- Л. Галпърщайн, Забавна физика, М.: Детска литература, 1994 г.
GAPOU "Akbulak Polytechnic College"
План на урока по дисциплината: ФИЗИКА
Урок No150
Говеда
група дати
Тема на урока: Лещи. Формула за тънки лещи
Цели на урока:
Образователни –
` формулира понятието леща, какви видове лещи има;
` показват основните характерни точки на лещата (оптичен център, главна оптична ос, главни фокусни точки на лещата)
` в тежест основните формули на тънка леща
Развитие – за насърчаване на развитието на: мислене, пространствено въображение, комуникационни умения; продължи формирането на научен мироглед;
Образователни – Да се развие култура на умствена работа и естествено материалистичен светоглед, чрез уроци да се внуши интерес към физиката като наука.
. Вид на урока:_ теоретичен
Оборудване Лаптоп, проектор, електронен учебник
СЪДЪРЖАНИЕ НА УРОКА
№ Етапи на урока, въпроси на урока Форми и методи на преподаване Регламенти за времето
1 Организационен етап:
Проверка на присъствието
Проверка на готовността на учениците за час
Проверка на домашното Установяване на готовността на класа за урока. 2-3 мин.
2 Съобщение относно темата на урока Слайдове, дъска 2 мин.
3 Мотивационна точка:
Обосновка на необходимостта от изучаване на тази тема за ефективно овладяване на физиката
В предишните уроци изучавахме как се държи светлината при различни условия. Изучавахме законите на оптиката. Как мислите, че хората използват тези закони за някакви практически цели?
Включване на учениците в процеса на определяне на цели и задачи на урока
Разговор. Анализ на дейността 2-3 мин
4 Актуализиране на основни знания:
Каква тема започнахте да изучавате?
С какви закони се запознахте?
Формулирайте закона за праволинейността на разпространението на светлината.
Формулирайте закона за отразяване на светлината.
Формулирайте закона за пречупване на светлината. Фронтален разговор 5-7 мин.
5. Работа по темата на урока:
Какво е леща? Какви видове лещи има?
Първото споменаване на лещите може да се намери в древногръцка пиеса
Аристофан „Облаци“ (424 г. пр. н. е.), където с помощта на изпъкнал
стъкло и слънчева светлинанаправи огън.
Обектив от него. lense, от латински lens - лещаВидове лещи
Основни елементи на обектива
ГЛАВНАТА ОПТИЧНА ОС е права линия, минаваща през нея
центровете на сферичните повърхности, ограничаващи лещата.
ОПТИЧЕН ЦЕНТЪР - пресечната точка на главната оптична ос с лещата, обозначена с точка О.
Вторична оптична ос е всяка права линия, минаваща през оптичния център.
Ако сноп лъчи падне върху събирателна леща,
успоредно на главната оптична ос, след това след това
пречупване в лещата те се събират в една точка F,
който се нарича главен фокус на лещата.
Има два основни фокуса; те са разположени на главната оптична ос на същото разстояние от оптичния център на лещата от противоположните страни.
Тънка леща - леща, чиято дебелина е малка в сравнение с радиусите на кривината на ограничаващите я сферични повърхности.
Формули за тънки лещи
Сила на обектива
1 диоптър е оптичната сила на леща с фокусно разстояние 1 метър.
Изображения, произведени от обектива
Видове изображения
Построяване на изображения в събирателна леща
Легенда
F – фокус на обектива
d - разстоянието от обекта до лещата
f – разстоянието от обектива до изображението
h – височина на обекта
H – височина на изображението
D - Оптична сила на лещата.
Единици за оптична мощност - диоптър - [dtpr]
G – увеличение на лещата
Практическа значимост на изучаваната тема Работа с ИКТ
Електронен учебник 22-28 мин
6 Обобщаване на урока, оценка на резултатите от работата Разговор 2-3 минути
7. Домашна работа 18.4. 331-334 стр. 1-2 мин
8. Рефлексия: до каква степен са постигнати целите и задачите на урока? Разговор 1-2 мин
Учител: G.A.Krivosheeva
план:
- Въведение
- 1. История
- 2 Характеристики на прости лещи
- 3 Пътят на лъчите в тънка леща
- 4 Път на лъча в системата от лещи
- 5 Построяване на изображение с тънка събирателна леща
- 6 Формула за тънки лещи
- 7 Мащаб на изображението
- 8 Изчисляване на фокусно разстояние и оптична сила на обектив
- 9 Комбинация от множество лещи (центрирана система)
- 10 Недостатъци на обикновения обектив
- 11
Лещи със специални свойства
- 11.1 Лещи от органичен полимер
- 11.2 Кварцови лещи
- 11.3 Силиконови лещи
- 12 Използване на лещи Бележки
Литература
Въведение
Плоско-изпъкнала леща
Лещи(Немски) Линсе, от лат. лещи- леща) - част, изработена от оптически прозрачен хомогенен материал, ограничена от две полирани пречупващи повърхности на въртене, например сферична или плоска и сферична. В момента все повече се използват „асферични лещи“, чиято повърхностна форма се различава от сферата. Оптични материали като стъкло, оптично стъкло, оптично прозрачна пластмаса и други материали обикновено се използват като материали за лещи.
Лещи се наричат и други оптични устройства и явления, които създават подобен оптичен ефект, без да имат посочения външни характеристики. Например:
- Плоски „лещи“, направени от материал с променлив индекс на пречупване, който се променя в зависимост от разстоянието от центъра
- Френелови лещи
- Зонова плоча на Френел, използваща феномена на дифракция
- „лещи“ на въздуха в атмосферата - хетерогенност на свойствата, по-специално индексът на пречупване (проявява се под формата на трептящи изображения на звезди в нощното небе).
- Гравитационна леща - ефект на отклонение, наблюдаван на междугалактически разстояния електромагнитни вълнимасивни предмети.
- Магнитната леща е устройство, което използва постоянно магнитно поле за фокусиране на лъч от заредени частици (йони или електрони) и се използва в електронни и йонни микроскопи.
- Изображението на леща, образувано от оптична система или част от оптична система. Използва се при изчисляването на сложни оптични системи.
1. История
Първото споменаване на лещиможе да се намери в древногръцката пиеса "Облаците" от Аристофан (424 г. пр. н. е.), където огънят е произведен с помощта на изпъкнало стъкло и слънчева светлина.
От произведенията на Плиний Стари (23 - 79) следва, че този метод за запалване на огън е бил известен и в Римската империя - той също така описва, може би, първия случай на използване на лещи за коригиране на зрението - известно е, че Нерон е наблюдавал гладиаторски битки през вдлъбнат изумруд за коригиране на късогледството.
Сенека (3 пр. н. е. - 65 г.) описва увеличителния ефект, който дава стъклена топка, пълна с вода.
Арабският математик Алхазен (965-1038) написва първия значим трактат по оптика, описвайки как лещата на окото създава изображение върху ретината. Лещите навлизат в широка употреба едва с появата на очилата около 1280-те години в Италия.
Златната порта се вижда през дъждовни капки, действащи като лещи.
Растение, гледано през двойно изпъкнала леща
2. Характеристики на прости лещи
В зависимост от формите има събиране(положително) и разсейване(негативни) лещи. Групата на събирателните лещи обикновено включва лещи, чиято среда е по-дебела от ръбовете им, а групата на разсейващите лещи включва лещи, чийто ръбове са по-дебели от средата. Трябва да се отбележи, че това е вярно само ако индексът на пречупване на материала на лещата е по-голям от този на заобикаляща среда. Ако индексът на пречупване на лещата е по-нисък, ситуацията ще бъде обратна. Например, въздушно мехурче във вода е двойно изпъкнала разсейваща леща.
Лещите обикновено се характеризират с тяхната оптична сила (измерена в диоптри) или фокусно разстояние.
За изграждане на оптични устройства с коригирана оптична аберация (предимно хроматична, причинена от дисперсия на светлината - ахромати и апохромати), други свойства на лещите/техните материали също са важни, например индекс на пречупване, коефициент на дисперсия, пропускливост на материала в избраната оптика диапазон.
Понякога лещи/лещи оптични системи(рефрактори) са специално проектирани за използване в среда с относително висок индекс на пречупване (вижте потапящ микроскоп, потапящи течности).
Видове лещи:
Събиране:
1 - двойно изпъкнала
2 - плоско-изпъкнал
3 - вдлъбнато-изпъкнал (положителен менискус)
Разпръскване:
4 - двойно вдлъбната
5 - плоско-вдлъбнат
6 - изпъкнал-вдлъбнат (отрицателен менискус)
Изпъкнало-вдлъбната леща се нарича менискуси може да бъде колективен (удебелява се към средата), дифузен (удебелява се към краищата) или телескопичен (фокусното разстояние е безкрайност). Така например лещите на очилата за късогледство са като правило отрицателни мениски.
Противно на общоприетото погрешно схващане, оптичната сила на менискус с еднакви радиуси не е нула, а положителна и зависи от индекса на пречупване на стъклото и дебелината на лещата. Менискус, центровете на кривината на чиито повърхности са разположени в една точка, се нарича концентрична леща (оптичната сила винаги е отрицателна).
Отличително свойство на събирателната леща е способността да събира лъчи, падащи върху нейната повърхност в една точка, разположена от другата страна на лещата.
Основните елементи на лещата: NN - оптична ос - права линия, минаваща през центровете на сферичните повърхности, ограничаващи лещата; O - оптичен център - точката, която при двойно изпъкнали или двойно вдлъбнати (с еднакви повърхностни радиуси) лещи се намира на оптичната ос вътре в лещата (в центъра й).
Забележка. Пътят на лъчите е показан като в идеализирана (тънка) леща, без да се посочва пречупване в реалния интерфейс. Освен това е показано малко преувеличено изображение на двойноизпъкнала леща
Ако светеща точка S се постави на определено разстояние пред събирателната леща, тогава светлинен лъч, насочен по оста, ще премине през лещата, без да се пречупва, а лъчите, които не преминават през центъра, ще се пречупват към оптична ос и се пресичат върху нея в някаква точка F, която и ще бъде образът на точка S. Тази точка се нарича спрегнат фокус или просто фокус.
Ако светлината падне върху лещата от много далечен източник, чиито лъчи могат да бъдат представени като идващи в паралелен лъч, тогава при излизане от него лъчите ще се пречупят под по-голям ъгъл и точката F ще се премести по оптичната ос по-близо до лещи. При тези условия се нарича точката на пресичане на лъчите, излизащи от лещата фокус F’, а разстоянието от центъра на обектива до фокуса е фокусното разстояние.
Лъчите, падащи върху разсейваща леща, ще бъдат пречупени към краищата на лещата при излизане от нея, т.е. разпръснати. Ако тези лъчи се продължат в обратна посока, както е показано на фигурата с пунктирана линия, тогава те ще се съберат в една точка F, която ще бъде фокустози обектив. Този трик ще въображаем.
Въображаем фокус на разсейваща леща
Казаното за фокуса върху оптичната ос се отнася и за случаите, когато изображението на точка е върху наклонена линия, минаваща през центъра на лещата под ъгъл спрямо оптичната ос. Равнината, перпендикулярна на оптичната ос, разположена във фокуса на лещата, се нарича фокална равнина.
Колективните лещи могат да бъдат насочени към обект от всяка страна, в резултат на което лъчите, преминаващи през лещата, могат да бъдат събрани както от едната, така и от другата страна. Така обективът има два фокуса - отпредИ отзад. Те са разположени по оптичната ос от двете страни на лещата на фокусно разстояние от основните точки на лещата.
3. Път на лъчите в тънка леща
Леща, за която се приема, че дебелината е нула, се нарича „тънка“ в оптиката. За такъв обектив те показват не две основни равнини, а една, в която предната и задната част изглежда се сливат заедно.
Нека разгледаме конструкцията на път на лъча с произволна посока в тънка събирателна леща. За да направим това, използваме две свойства на тънка леща:
- Лъчът, преминаващ през оптичния център на лещата, не променя посоката си;
- Успоредните лъчи, преминаващи през лещата, се събират във фокалната равнина.
Нека разгледаме лъч SA с произволна посока, падащ върху леща в точка А. Нека построим линия на неговото разпространение след пречупване в лещата. За целта построяваме лъч OB, успореден на SA и минаващ през оптичния център O на лещата. Според първото свойство на лещата лъчът OB няма да промени посоката си и ще пресича фокалната равнина в точка В. Според второто свойство на лещата успоредният лъч SA след пречупване трябва да пресича фокалната равнина в същата точка. Така след преминаване през лещата лъчът SA ще следва пътя AB.
Други греди, като SPQ лъча, могат да бъдат конструирани по подобен начин.
Нека означим разстоянието SO от лещата до светлинния източник с u, разстоянието OD от лещата до точката на фокусиране на лъчите с v, а фокусното разстояние OF с f. Нека изведем формула, свързваща тези количества.
Помислете за две двойки подобни триъгълници: 1) SOA и OFB; 2) DOA и DFB. Нека запишем пропорциите
Разделяйки първата пропорция на втората, получаваме
След като разделим двете страни на израза на v и пренаредим членовете, стигаме до крайната формула
където е фокусното разстояние на тънката леща.
4. Път на лъча в системата от лещи
Пътят на лъчите в система от лещи се конструира по същите методи, както при единична леща.
Помислете за система от две лещи, едната от които има фокусно разстояние OF, а втората O 2 F 2. Построяваме пътя SAB за първата леща и продължаваме отсечката AB, докато влезе във втората леща в точка C.
От точка O 2 построяваме лъч O 2 E, успореден на AB. При пресичане на фокалната равнина на втората леща този лъч ще даде точка E. Според второто свойство на тънка леща лъч AB, след като премине през втората леща, ще следва пътя BE. Пресечната точка на тази линия с оптичната ос на втората леща ще даде точка D, където ще бъдат фокусирани всички лъчи, излизащи от източника S и преминаващи през двете лещи.
5. Построяване на изображение с тънка събирателна леща
При представянето на характеристиките на лещите беше взет предвид принципът на изграждане на изображението светеща точкавъв фокуса на обектива. Лъчите, падащи върху лещата отляво, преминават през нейния заден фокус, а лъчите, падащи отдясно, преминават през нейния преден фокус. Трябва да се отбележи, че при разсейващи се лещи, напротив, задният фокус е разположен пред обектива, а предният фокус е отзад.
Изграждането на изображение на обекти с определена форма и размер чрез леща се получава по следния начин: да кажем, че линията AB представлява обект, разположен на определено разстояние от лещата, което значително надвишава нейното фокусно разстояние. От всяка точка на обекта през лещата ще преминат безброй лъчи, от които за по-голяма яснота фигурата показва схематично хода на само три лъча.
Три лъча, излизащи от точка А, ще преминат през лещата и ще се пресичат в съответните им точки на изчезване в A 1 B 1, за да образуват изображение. Полученото изображение е валиденИ с главата надолу.
IN в такъв случайизображението е получено при конюгиран фокус в определена фокална равнина FF, малко отдалечена от основната фокална равнина F’F’, минаваща успоредно на нея през главния фокус.
Ако обектът е на безкрайно разстояние от лещата, тогава изображението му се получава в задния фокус на лещата F' валиден, с главата надолуИ намаленадокато заприлича на точка.
Ако обектът е близо до лещата и е на разстояние, надвишаващо двойното фокусно разстояние на лещата, тогава изображението му ще бъде валиден, с главата надолуИ намаленаи ще се намира зад основния фокус в сегмента между него и двойното фокусно разстояние.
Ако даден обект е поставен на двойно фокусно разстояние от лещата, тогава полученото изображение е от другата страна на лещата на двойно фокусно разстояние от него. Изображението се получава валиден, с главата надолуИ равни по размерпредмет.
Ако обект е поставен между предния фокус и двойното фокусно разстояние, тогава изображението ще се получи зад двойното фокусно разстояние и ще бъде валиден, с главата надолуИ уголемени.
Ако обектът е в равнината на предния основен фокус на лещата, тогава лъчите, преминаващи през лещата, ще вървят успоредно и изображението може да се получи само в безкрайност.
Ако обектът е поставен на разстояние, по-малко от основното фокусно разстояние, тогава лъчите ще излязат от лещата в разклоняващ се лъч, без да се пресичат никъде. Изображението е тогава въображаем, директенИ уголемени, т.е. в този случай лещата работи като лупа.
Лесно е да се забележи, че когато обектът се приближава към предния фокус на обектива от безкрайност, изображението се отдалечава от задния фокус и когато обектът достигне предната фокусна равнина, той се появява в безкрайност от нея.
Този модел има голямо значениена практика различни видовефотографска работа, следователно, за да определите връзката между разстоянието от обекта до лещата и от лещата до равнината на изображението, трябва да знаете основните формула на лещата.
6. Формула за тънки лещи
Разстоянията от точката на обекта до центъра на лещата и от точката на изображението до центъра на лещата се наричат спрегнати фокусни разстояния.
Тези величини са взаимозависими и се определят по формула т.нар формула за тънки лещи(открит от Айзък Бароу):
къде е разстоянието от лещата до обекта; - разстояние от обектива до изображението; - основното фокусно разстояние на обектива. В случай на дебела леща формулата остава непроменена с единствената разлика, че разстоянията се измерват не от центъра на лещата, а от основните равнини.
За да намерите едно или друго неизвестно количество с две известни, използвайте следните уравнения:
Трябва да се отбележи, че знаците на количествата u , v , fсе избират въз основа на следните съображения - за реално изображение от реален обект в събирателна леща - всички тези величини са положителни. Ако изображението е въображаемо, разстоянието до него се приема за отрицателно; ако обектът е въображаем, разстоянието до него е отрицателно; ако лещата е разсейваща се, фокусното разстояние е отрицателно.
Изображения на черни букви през тънка изпъкнала леща с фокусно разстояние f (показва се в червено). Показани са лъчите за буквите E, I и K (съответно в синьо, зелено и оранжево). Размерите на реалното и обърнатото изображение E (2f) са еднакви. Изображение I (f) - в безкрайност. K (при f/2) има двойно по-голям размер от виртуалното и директно изображение
7. Мащаб на изображението
Мащабът на изображението () е съотношението на линейните размери на изображението към съответните линейни размери на обекта. Тази връзка може да бъде косвено изразена чрез дробта , където е разстоянието от лещата до изображението; - разстояние от обектива до обекта.
Тук има редукционен фактор, т.е. число, показващо колко пъти линейните размери на изображението са по-малки от действителните линейни размери на обекта.
В практиката на изчисленията е много по-удобно да се изрази тази връзка в стойности или , където е фокусното разстояние на лещата.
8. Изчисляване на фокусно разстояние и оптична сила на обектива
Стойността на фокусното разстояние за обектив може да се изчисли по следната формула:
, КъдетоИндекс на пречупване на материала на лещата,
Разстоянието между сферичните повърхности на лещата по оптичната ос, известно още като дебелина на лещата, а знаците на радиусите се считат за положителни, ако центърът на сферичната повърхност лежи отдясно на лещата и отрицателни, ако отляво. Ако тя е пренебрежимо малка спрямо фокусното си разстояние, тогава такава леща се нарича тънък, а фокусното му разстояние може да се намери като:
където R>0, ако центърът на кривината е вдясно от главната оптична ос; Р<0 если центр кривизны находится слева от главной оптической оси. Например, для двояковыпуклой линзы будет выполняться условие 1/F=(n-1)(1/R1+1/R2)
(Тази формула се нарича още формула за тънки лещи.) Фокусното разстояние е положително за събирателни лещи и отрицателно за разсейващи лещи. Количеството се нарича оптична мощностлещи. Оптичната сила на лещата се измерва в диоптри, чиито единици са м −1 .
Тези формули могат да бъдат получени чрез внимателно разглеждане на процеса на конструиране на изображение в леща с помощта на закона на Снел, ако преминем от общи тригонометрични формули към параксиалното приближение.
Лещите са симетрични, тоест имат еднакво фокусно разстояние независимо от посоката на светлината - лява или дясна, което обаче не важи за други характеристики, например аберации, чиято големина зависи от коя страна на лещата е обърната към светлината.
9. Комбинация от множество лещи (центрирана система)
Лещите могат да се комбинират помежду си за изграждане на сложни оптични системи. Оптичната сила на система от две лещи може да се намери като проста сума от оптичните мощности на всяка леща (приемайки, че и двете лещи могат да се считат за тънки и са разположени близо една до друга на една и съща ос):
.Ако лещите са разположени на определено разстояние една от друга и техните оси съвпадат (система от произволен брой лещи с това свойство се нарича центрирана система), тогава тяхната обща оптична мощност може да се намери с достатъчна степен на точност от следния израз:
,където е разстоянието между основните равнини на лещите.
10. Недостатъци на обикновения обектив
Съвременното фотографско оборудване поставя високи изисквания към качеството на изображението.
Изображението, получено от обикновена леща, поради редица недостатъци не отговаря на тези изисквания. Премахването на повечето недостатъци се постига чрез подходящ избор на редица лещи в центрирана оптична система - леща. Изображенията, получени с прости лещи, имат различни недостатъци. Недостатъците на оптичните системи се наричат аберации, които се разделят на следните видове:
- Геометрични аберации
- Сферична аберация;
- кома;
- астигматизъм;
- Изкривяване;
- Изкривяване на полето на изображението;
- Хроматичната аберация;
- Дифракционна аберация (тази аберация се причинява от други елементи на оптичната система и няма нищо общо със самата леща).
11. Лещи със специални свойства
11.1. Лещи от органичен полимер
Полимерите правят възможно създаването на евтини асферични лещи чрез отливане.
Контактни лещи
В областта на офталмологията са разработени меки контактни лещи. Тяхното производство се основава на използването на материали от двуфазен характер, съчетаващи фрагменти органосилиций или органосилициев полимерен силикони хидрофилен хидрогел полимер. Работата в продължение на повече от 20 години доведе до създаването в края на 90-те години на силикон-хидрогелни лещи, които, благодарение на комбинацията от хидрофилни свойства и висока пропускливост на кислород, могат да се използват непрекъснато в продължение на 30 дни денонощно.
11.2. Кварцови лещи
Кварцовото стъкло е претопен чист силициев диоксид с незначителни (около 0,01%) добавки на Al 2 O 3, CaO и MgO. Характеризира се с висока топлоустойчивост и инертност към много химикали с изключение на флуороводородна киселина.
Прозрачното кварцово стъкло пропуска добре ултравиолетовите и видимите светлинни лъчи.
11.3. Силиконови лещи
Силиконът съчетава свръхвисока дисперсия с най-висока абсолютна стойност на индекса на пречупване n=3,4 в IR диапазона и пълна непрозрачност във видимия диапазон на спектъра.
В допълнение, свойствата на силиция и най-новите технологии за неговата обработка направиха възможно създаването на лещи за рентгеновия диапазон на електромагнитните вълни.
12. Използване на лещи
Лещите са универсален оптичен елемент на повечето оптични системи.
Традиционната употреба на лещи е бинокли, телескопи, оптични мерници, теодолити, микроскопи и фотографско и видео оборудване. Като лупи се използват единични събирателни лещи.
Друга важна област на приложение на лещите е офталмологията, където без тях е невъзможно да се коригират зрителни дефекти - късогледство, далекогледство, неправилно настаняване, астигматизъм и други заболявания. Лещите се използват в устройства като очила и контактни лещи.
В радиоастрономията и радара диелектричните лещи често се използват за събиране на поток от радиовълни в приемна антена или за фокусирането им върху цел.
При проектирането на плутониеви ядрени бомби са използвани системи от лещи, изработени от експлозиви с различни скорости на детонация (т.е. с различни индекси на пречупване), за да преобразуват сферична разминаваща се ударна вълна от точков източник (детонатор) в сферична конвергираща.
Бележки
- Науката в Сибир - www.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?15 320 1
- силиконови лещи за IR обхват - www.optotl.ru/mat/Si#2
Това резюме се основава на статия от руската Уикипедия. Синхронизирането е завършено на 07/09/11 20:53:22
Свързани резюмета: леща на Френел, леща на Люнеберг, леща на заготовка, електромагнитна леща, квадруполна леща, асферична леща.
